MIT研究者はアインシュタインが間違っていることを証明したのか？

アインシュタインがまた間違っとったんや！量子力学についてな。MIT で物理学者らが測定した何かのせいでな。もしかして先週の見出し見たことあるか？あれはプレスリリースがもとになっとるんや。知っての通り、わしはアルベルト・アインシュタインの偉大な擁護者やけど、彼は世間で言われとる発言の半分も実際には言うてないんや。せやから見てみよか。

Recallツールの紹介

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さあ、科学ニュースに戻ろか。

ボーア=アインシュタイン論争の背景

この最近の「アインシュタインが間違っとった」エピソードは、1927年のソルベー会議での有名なボーア=アインシュタイン論争によってもたらされたもんなんや。アインシュタインは量子力学について何かおかしいと確信しとって、しばらくの間それに穴をあけようと試みとったんや。もし彼が今生きとったら、たぶん「量子ナンセンス暴露」っちゅう YouTube チャンネルを運営しとったやろな。

この場合、彼は粒子の性質がただ単に決定されへんっちゅうことを信じへんかったんや。つまり量子物理学では、確定した位置を持つ粒子は確定した運動量を持たへんっちゅうことや。でも1927年、アインシュタインはこれは正しくないと主張したんや。そのために彼は二重スリット実験の変形版である思考実験を使ったんや。

アインシュタインの思考実験

想像してみてくれ。光の量子である光子を、2つの小さなスリットがある板、つまり二重スリットを通して送るんや。干渉パターンが見えるはずや、でもそれは粒子がどのスリットを通ったかを知らへん場合だけや。量子力学によるとな。

ナンセンスや、とアインシュタインは言うたんや。スリットにばねの付いた小さな測定装置を置いて反跳を測定できるやろ。それは光子に何もせえへんから、今度は干渉パターンが見えて、なおかつ光子がどこを通ったかも分かるんや。量子物理学は間違っとる！

まあ、ボーアは言うたんや、でも光子の反跳は小さすぎて測定できへんから、反跳の前後を区別できへんし、干渉パターンは残るで、とな。

当時はそれが言えることの全部やったんや、なぜなら現実には誰も二重スリットでの単一光子の反跳を測定できへんかったからや。MIT の連中が実験をするまではな。

MIT の実験

彼らの実験では、二重スリットは二重スリットやなくて、光子間の干渉を引き起こす格子なんや。彼らが使う格子は原子の雲で、正確に言うと約3万個のリチウム原子やから、もし何個か原子が足りへんかったら、どこに行ったか分かるで。

これらの原子は絶対零度近くまで冷却されて、電磁場で規則的な格子に閉じ込められとるんや。まさに格子の原子のように座っとるんや。でもそれらは結晶のようにファンデルワールス力によって所定の位置に保たれとるわけでもないし、TikTok を見とるからでもなくて、トラップの電磁場によって保たれとるんや。せやから結晶と違って、トラップはオフにできるんや。

実験の手順と結果

それから彼らは原子格子に可視光スペクトラムの赤い部分のレーザーを照射して、光がどう散乱するかを測定するんや。原子がきちんとトラップに束縛されとったら、干渉パターンが見えるんや。

それから彼らはトラップをオフにして、原子がもう位置に束縛されへんようにするんや。何が起こると思う？もしアインシュタインが正しかったら、わしの解釈では答えは何も起こらへんや。まだ干渉が見えるはずや。

なぜなら彼は干渉はとにかくそこにあると思っとったからや。せやから彼らは何を見るんや？この図では、大まかに言うと、縦軸の点が低いほど、より多くの干渉があることを示しとるんや。もしトラップをオフにしたら、何が起こるかっちゅうと…何も起こらへん。干渉はまだそこにあるんや。少なくとも最初は、トラップをオフにした後は何も起こらへん。

でも、しばらく待っとったら、干渉パターンは消えるんや。これを彼らはアインシュタインが間違っとった証拠として解釈しとるんや。

研究者らの解釈

なぜなら、彼らが言うには、干渉パターンが消える理由は、原子がもう場所に束縛されへんくなったら、それらの波動関数が離れ始めるからやっちゅうことや。

そうしたら、原子は光子がどこにあったかについてより多くの情報を捕らえることができるんや。そのせいで干渉が消えるんや。せやからアインシュタインは間違っとったんや、なぜなら実験は光子がどこにあったかをより多く知るほど、干渉が少なくなることを示しとるからや。

解釈への疑問

これは巧妙な実験で、わしのでたらめメーターでは10点満点中0点や。しかし、わしはその解釈を大いに疑問視しとるんや。

なぜなら覚えといてくれ、彼らは原子が何をするかを直接測定しとるわけやない。光子が何をするかだけを測定して、そこから原子が何をしたに違いないかを推論しとるんや。これは干渉の消失を使って、原子がある意味で光子がどこにあったかを「測定」したと結論づけとることを意味するんや。それが正しいことを疑っとるわけやないけど、これは循環論法で、論理的に間違っとるんや。

そしてわしは、アインシュタインやったら格子をオフにしたら原子への反跳によって格子がますます不規則になって、それが干渉パターンが消える理由やと予測したやろうと思うんや。

せやからアインシュタインは間違っとったんか、そうやないんか？彼は間違っとったし、間違ってなかったんや。見てくれてありがとう、また明日な。