アインシュタインvsボーアの思考実験対決

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アインシュタインはその人生で死ぬまで量子力学を認めなかった。そのための反論材料として、様々な思考実験を繰り返し提出している。そのなかにはスクリーンを使ったもの、時計を使った物など、いろいろ面白い。
 これに逐一答えていったのがボーアで、基本的には反論に成功している。また、実験的にもボーアに軍配が上がっていった。

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アインシュタインとボーアの思考実験

ソルヴェイ会議の席上でおこった一連の事例が有名である。

スクリーンと光子

スクリーンにぶつかった光子がほかの部分に影響を与えるなら、光を超える速さで情報が伝わらないといけない。これはおかしい。

現実の波や物質が光を超える速さで伝わっているわけではないから、問題ない。

半円形のスクリーンに光子が当たったとすると、他の場所に存在する確率が一瞬で0になることになるが、これは相対性理論が許さない、というもの。しかし、ボーアは確率は即座に伝わってかまわないという反論を展開した。

時計と重力

これはイラストも含めて非常に有名な思考実験である。ボーアもこれは次の日まで考えたようである。アインシュタインはしてやったりという顔をしていたみたいである。

光が入った時刻が計算できるので、どっちもわかる。

不確定性原理によれば、時間とエネルギーには不確定な関係があり、両方を正確に知ることはできないはずであるが、シャッターの時間とバネのメモリによって両方わかるという議論をアインシュタインは展開した。

・・・1日考えさせて

一般相対性理論における重力の影響を忘れている。君が作った理論じゃないか。

ぐぬぬ

最終的には、一般相対性理論の重力の影響をボーアが指摘し、これがアインシュタインが見落としてことであったので、ボーアが反論に成功した。

EPRパラドックス

量子力学の矛盾をアインシュタインが二人の共同研究者とともに立証しようとした議論である。

EPRパラドックスを考えた。二つの粒子の情報が完璧にわかるので、量子力学は矛盾している

一方を測定することを選択すると、他方を測定する可能性が排除されるので、結果的に位置と運動量が完璧にわかることはない。

観測が完璧にできないことを理由としてこの議論を退けた。また、確認の実験も行われ、量子力学のほうが正しいと確かめられた。

量子力学の正しさを確認する実験

1949年に、物理学者の呉健雄は光子を使用してこの理論を実証した。また、70年代には、アラン・アスペによってより精密に量子力学の正しさが確かめられた。