マンガでわかる 量子化学

to-fuです。
ミクロの世界。




量子力学、と聞くとまずシュレーディンガーを思い浮かべます。
彼の考えたシュレーディンガーの波動方程式は、解けないけれど、きれいだなぁと思います。数式がきれいだと思う感性は大切にしてきたいものですね。

「量子」というのは簡単に言えば「階段」みたいなものです。
本来、エネルギーは連続的なものであると考えられていました。ニュートン力学が代表的です。
ボールを投げたら放物線を描いて落下する。これは、連続的な変化であり、ニュートン力学の範疇です。

しかし量子力学では、エネルギーは飛び飛びの値を持っていて不連続であると言うのです。不連続にしないと辻褄が合わない現象が出てきたからこう考えざるを得なかったそうですが、それが合っていました。すごいですね。
プランクとかアインシュタインとか、ハイゼンベルクとかボーアとか。

興味のある内容をいくつか挙げます。
・コペンハーゲン解釈
ミクロな世界では、物事が本質的に不確定で確率的だが（不確定性原理）、物事の“観測”を行うたびに無数の可能な状態の中から可能性が最大の状態が実現する。
これをアインシュタインはかなり批判していたみたいです。神はサイコロを振らないと言って。でも、面白い理論ですね。
合っているかどうかわからないけれど、こんな例を考えました。
もし人間が原子レベルまで小さくて、鏡に向かって身なりを整えていたとします。
鏡をしっかり見ている、つまり“観測”している時は、自分と鏡の中の自分は左右対称の動作をしているのですが、鏡を見ていない時は、鏡
の中の自分がよくわからない動作をしている。自分と同じ動作をしていない。“観測”していないから。

この理論が正しいかどうかはわからないけれど、興味深いことに変わりはありません。

・シュレーディンガーの猫
１時間後に５０％の確率で自然崩壊する放射性物質をスイッチに設定し、放射線を発した瞬間に箱の中の猫が即死するなっている。はたして猫は１時間後に生きているだろうか、それとも死んでいるだろうか、という命題。

コペンハーゲン解釈に疑問を投げかけたシュレーディンガーさん。
“観測”するまでは猫が生きているか死んでいるかわからない、つまり、半死半生の猫が存在するということになってしまいますが、それはかなり奇妙なお話ですね。

同じような例として、ウィグナーの友人というのもあります。

量子論の話をどんどん進めていくと、重力の話だとか、次元の話だとかになってもはや何が何だかわからなくなってきます。今年素粒子物理学でノーベル賞を取った梶田さんも量子力学の人ですしね。
人類にとって新しい知識が増えるのは、とても良いことです。