So-net無料ブログ作成
検索選択

「量子革命」読了 [読書]

マンジット・クマール著、青木薫訳、新潮文庫。
0423quantum.jpg
こないだの本とほぼ同じ時代の量子力学の歴史をカバーしながら真逆のアプローチ。結構面白かった。

全然関係ないけど、前の会社の同僚で青木薫という名のRIE(反応性イオンエッチング)プロセスの専門家のおばちゃんがいた。飲み会でいつも僕と酒の趣味がぴったり一致してお互いにびっくりしていた。いや、単に同姓同名というだけで、ほんとに全然関係ないけど....

けっこうなページ数で量子力学の成立過程をかなり詳細に追っている。こないだの「宇宙は「もつれ」でできている」は量子力学の物理的内容に関してはまったく言及がなかったけど、こっちは誰がどんなことを言ってそれがどんな物理的な内容だったかを、ほぼ時系列に並べている。量子力学の建設に寄与した物理学者一人一人を紹介してその人物にまつわる歴史的なエピソードもふんだんに盛り込こんだ上に、大学の理系の学部で1年かけて勉強する量子力学の基礎的な部分をおおよそカバーしている。結構読ませる。ただし「もつれ」と同じで第2量子化以降の素粒子論、場の量子論はやっぱり完全無視。ゲル=マンの名前だけは出てきたけど。まあ、「量子力学」と言えば教科書でもその辺は含まれないのが普通なのでそれと整合的ではある。

もちろん具体的な式のほとんどやその導出や証明は全く出てこないけど、交換関係なんかの短くて特徴的な式や、黒体輻射なんかの重要な図や、エネルギー準位の具体的な数値などがちゃんと示されていて、量子力学の物理的な内容も伝えようと努力していることがわかる。しかもその物理的な内容は定性的ではあるけど、少なくとも僕が読む限りでは正確かつ的確で、著者がこのためにちゃんと咀嚼した上で、読み物としてのエピソードと絡めて綿密に組み立てたものであることがわかる。これはなかなかすごいことである。

これを読むと量子力学の歴史は紆余曲折だらけ、論争だらけだったことがわかる。新しい実験事実がひとつ判明するとそれを説明する理論が思いつきのように発表されては、それに対してあーでもないこーでもない、と議論が続いている。この本でほぼ真ん中にハイゼンベルグの行列力学が出てくるけど、それまでは延々とした思いつきと、その受容あるいは否定あるいは無視あるいは異なる理論との共存や行き違いが積み重なっていることが描かれる。普通の量子力学の教科書では歴史的な経緯をある程度は説明するのが普通だけど、教科書は量子力学の内容を説明するのが目的なのでその妨げになるような書き方はしない。この本ではまず物理学者がありき、になっているのでむしろ混乱が強調されている。

行列力学が提示されたあとは理論として確立してすっきりするか、というとぜんぜんそんなことはない。シュレーディンガーの方程式とその解釈、行列力学との確執、アインシュタインのいかにも「んなアホな」と言いたげなちょっかい、ボーアのそれに対する的確な反論と場合によってはとんちんかんな言いがかり、と言った混沌が次々に続いていく。こういう混乱した状況を的確にある程度整理して分かりやすく説明する著者の力量、というか、それはやっぱり物理的な内容を知った上でのことだと思える。

これを思うと、ニュートン以降の古典力学や熱力学や古典電磁気や相対論は歴史的に長期にわたる論争というのがほとんどなかった、と思える(せいぜい「光は波か粒子か」とか「エーテルはどんなものか」とかいう議論が長引いたぐらいじゃないだろうか。前者は量子力学につながるけど、後者は特殊相対論がとどめを刺した)。たまに(歴史的に見れば結構しょっちゅう)間違った主張がまかり通ることはあるけど、数学的に否定されたり、実験によって否定されると、それに対する反論や続く論争というのはほとんどなかったんじゃないだろうか。もちろん、論理を無視してムキになる人はいつの時代にもいるし、今でも「相対論は間違っている」とか「熱力学の第2法則を超えた」とかいう人はいる。

僕はこの本を大学の量子力学の副読本にしてもいいのではないか、と思った。こないだの「宇宙は「もつれ」でできている」とは違ってちゃんと内容を伝えようとしてるし、ただ単に式を提示して有無を言わせずこうだから、という方式の本と、実質的に内容は同じで歴史に基づいたもっと直感的な説明がされている。逆に数学的に定量的な内容の本をこの本の副読本として「議論の具体的な内容はこうだったんだ」というふうに理解してもいいかもしれない。物語の面白さと物理学の内容の説明とはなかなか相容れないと思うけど、この本はよくできている。もちろんそのぶん「もつれ」の本に比べると人物の描写は平板だとは言える(「もつれ」のボーアのように人物が戯画化されるなんてことはない)。

ところで僕はこの本の後半、EPR論文発表以降の混乱の説明はいまいち納得のいかないところがある。それまでは「物理学」と「解釈」あるいは「哲学」というか「実在論」というものをそれなりに分離してそれぞれの物語を進めてきたのに、EPRの話をめぐってはなんだか、「実在とは何か」みたいな話ばかりが前面になってしまう。もちろんそういう議論がずっと続いたことは僕も知ってるし、それ自身大きな問題だとは思っている。

でも「EPR→ベルの不等式→その実験的検証」は哲学の話ではなくて物理学の範囲に収まる内容のはずだと僕は考えている(「ベルの不等式」は量子力学固有の問題でさえない)。もちろん「物理量とは何か」とう問題はあるにしても、少なくとも「実在とは何か」という命題とは切り離すことができる、と僕は考えている(「それは同じ設問だ」という人もいるかもしれないけど)。

さらに本の最後、「Spooky」な超光速通信は存在しないと言えるがそのためには非局所性を認めざるを得ない、というような記述には僕は納得いかない。前読んだ「宇宙は「もつれ」でできている」でもほぼ同じ内容と思われる結論を認めようとしていた。最近の物理学者はそういう認識に落ち着いてるの? もし非局所性が遠隔作用と同じ主張なら僕にはまったく理解できない。また、違うというならその本質的な違いを知りたい。僕には同じことを言っているとしか思えない。

僕には「実在とは何か」という偉そうな議論の前に「相関とは何か」とか「長距離相関の条件」とか「相互作用と相関との関係」というような、もっと卑近な議論というか、数学を使ってできる議論があるような気がするんだけど、この本にあるような認識が普通なんだろうか。僕はもうジジイなんでその考えは古臭いんだろうか......
nice!(1)  コメント(2)  トラックバック(0) 

nice! 1

コメント 2

たこやきおやじ

ご無沙汰しております。
私もこの本を買って読み始めました。(^^;
by たこやきおやじ (2017-04-30 16:40) 

decafish

コメントありがとうございます。お久しぶりです。
この本は量的にはヘビーですが、僕は読みやすいと思いました。

ところで、この本のEPR論文以降の話には僕は納得できなくて、読んだ後ちょっと調べたのですが、ここに書かれていたことはおおむね共通認識のようです。でも僕はどうしても「実験を繰り返したデータに相関かある」と「現象に非局所性がある」との間にギャップを感じてしまいます。

年寄りにはついていけなくなってきました.....
by decafish (2017-05-01 07:57) 

コメントを書く

お名前:
URL:
コメント:
画像認証:
下の画像に表示されている文字を入力してください。

トラックバック 0

メッセージを送る