- 出演者
- 福田麻貴（3時のヒロイン） 小林晋平
今回、自然界をつくる小さな単位「量子」にまつわる謎を紹介。
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- アルベルト・アインシュタイン国立公文書館
オープニング映像。
物質を形作る原子。最も小さな水素原子の直径は10のマイナス9乗メートル程度。こうした原子など、物質やエネルギーが粒として振る舞う時の最小単位は「量子」と呼ばれる。ミクロの世界を扱う量子力学の世界で重要な役割を果たすのは電子と光。量子界においては、どう動くのかは観測してみないとわからない。
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- アルベルト・アインシュタイン量子
量子の性質は「粒」「波」の2つ。かつて光は「波」に含まれると考えられていたが、19世紀末の物理学者マックス・プランクは「光のエネルギーは連続ではなく離散化された値を取る」との仮説を提唱。当時26歳のアインシュタインは「光は波でも粒子でもある」と発見。1905年、この発見でノーベル賞を獲得。
量子の性質は「粒」「波」の2つ。1905年、当時26歳のアインシュタインは「光は波でも粒子でもある」と発見。これを受け、それまで粒子だと思われていたものに波の性質があることを研究する動きが広まる。「粒」の代表格は電子。当時行われた実験では波の性質である「干渉縞」が発生。これらのことから、電子の動きは確率的にしかわからないという性質が分かる。光もこれに同様で、こうした性質を持つものはまとめて「量子」と呼ばれる。アインシュタインは「神はサイコロを振らない」とこの説に反発した。
ヨットに乗るのが趣味だったアインシュタイン。操縦は得意ではなかったが、波の上で過ごす時間を何より楽しんでいた。50歳の誕生日、友人たちから贈られたヨットの名前は「テュムラー」。ドイツ語でイルカを意味する。
量子の特徴の1つは「染み出す」。壁をすり抜ける可能性があることは「トンネル効果」と言う。
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観測してみないとどう動くかはわからないという量子力学に異を唱えたアインシュタイン。反論のために書いた論文では、量子力学の不完全さを2つの箱を用いた「量子もつれ」の仮説で説明。それは「片一方の箱の中身が観測されるまでもう片方の中身が分からないのはおかしい」というものだったが、実験したところこの「量子もつれ」が実証された。これにより量子力学の研究が加速し、量子コンピュータなどの技術に応用された。
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ここまでの内容を福田は「人生に一度くらいはしみ出してみたい」と総括。
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