Quanta Magazineより（原文はこちら）。
「狂気とは、同じことを繰り返し行い、異なる結果を期待することである」
この洒落た言葉は、「アインシュタインの狂気」と呼んでいますが、通常はアルバート・アインシュタインのものとされています。 ここではマシュー効果が働いているかもしれませんが、アインシュタインがよく口にしていた、巧妙で記憶に残る一発芸であることは間違いありません。
まず、アインシュタインが「狂気」と表現したことは、量子論によれば、世界が実際に機能していることを意味しています。 量子力学では、同じことを何度やっても違う結果になります。 実際、高エネルギー粒子衝突型加速器はそのような前提で作られています。 コライダーでは、物理学者が同じ粒子を何兆回も何十兆回も同じ方法で衝突させます。 彼らは皆、そうすることに狂気を感じているのだろうか？
もちろん、アインシュタインは、「神はサイコロを振らない」と言って、世界の本質的な予測不可能性を信じませんでした。 しかし、サイコロを振ることで、私たちはアインシュタインの狂気を演じることになります。 つまり、サイコロを振るという同じことを繰り返し、異なる結果を正しく予測するのです。 サイコロを振ることは本当に狂っているのでしょうか？
実際には、正確に同じ方法でサイコロを振ることはないと主張することで、診断を回避することができます。 初期条件の非常に小さな変化が結果を変えることがあります。 ここでの基本的な考え方は、次に何が起こるかを正確に予測できない状況では、現在の状況に考慮されていない側面があるからだということです。 同様に、無知を主張することで、確率論の他の多くのアプリケーションを、アインシュタインの狂気という非難から守ることができます。
決定論として知られるこの教義は、アインシュタインが偉大な英雄と考えていた哲学者、バルーク・スピノザが熱心に提唱したものです。
パルメニデスは、プラトンが敬愛する古代ギリシャの有力な哲学者で、対話集『ソフィスト』の中で「父パルメニデス」と呼ばれています。 パルメニデスは、「現実は不変であり不可分であり、すべての動きは幻想である」という不可解な見解を唱えました。 パルメニデスの弟子であるゼノンは、運動という概念の論理的困難さを示すために、4つの有名なパラドックスを考案しました。
- 矢がどこにあるかを知っていれば、その物理的な状態をすべて知ることができる。
- 従って、(仮想的に)動いている矢印と静止している矢印は、同じ将来の物理的状態を持っています。
- 矢印は動きません。
パルメニデスの信奉者たちは、第5点と日常的な経験との間のかなり明白な矛盾について、自分たちを論理的に結びつけたり、神秘的な絶賛をしたりしました。
古典力学の基礎的な成果は、第1点が誤っていることを立証することです。
古典力学の基本的な功績は、第一点が誤っていることを立証したことです。 粒子のシステムの状態を知るためには、粒子の位置だけでなく、速度や質量も知らなければなりません。 古典力学はこの情報をもとに、システムの将来の進化を完全に予測することができます。
この勝利を念頭に置いて、量子物理学の明らかな「アインシュタインの狂気」に戻ってみましょう。
アインシュタイン自身もそう考えていました。 彼は、従来の量子論の定式化ではまだ認識されていない現実の隠された側面が存在するはずで、それがアインシュタインの正気を取り戻すことになると考えました。 この考え方では、神がサイコロを振らないというよりも、振っているゲームが古典的なサイコロと根本的には変わらないということです。 ランダムに見えるが、それは我々がある種の “隠れた変数 “を知らないためである。 大雑把に言うと “
しかし、隠れた変数のない従来の量子論の予測が勝利を重ねるにつれ、そのような変数を受け入れることができる小細工の余地は小さくなり、居心地が悪くなってきました。 1964年、物理学者のジョン・ベルは、物理的な影響が光よりも速く伝わることはないという「局所性」と、あるシステムの物理的特性が測定前に存在するという「現実性」を兼ね備えた物理理論には、ある種の制約が必要であると指摘した。
皮肉なことに、従来の量子力学自体が物理的な現実を大幅に拡大するものであり、それがアインシュタインの狂気を回避するのに十分であるかもしれません。 量子力学の方程式により、物理学者は波動関数の現在の値が与えられれば、その将来の値を予測することができます。 シュレーディンガー方程式によれば、波動関数は完全に予測可能な形で進化します。 しかし、実際には、現在も将来も波動関数の全体像にアクセスすることはできないので、この「予測可能性」は実現できません。
アインシュタインの親友であり、知的な論争相手であったニールス・ボーアは、真実について微妙な見方をしていました。 ボーアによれば、単純な真実の反対は偽りであるのに対し、深い真実の反対は別の深い真実であるといいます。 その意味で、深い偽りの反対は同じく深い偽りであるという概念を紹介しましょう。
「ナイーブとは、同じことを何度も何度もやって、いつも同じ結果を期待することである」
フランク・ウィルゼックは、強い力の理論に関する研究で2004年にノーベル物理学賞を受賞しました。 最新の著書は『A Beautiful Question: A Beautiful Question: Finding Nature’s Deep Design』がある。
Quanta Magazineの許可を得て転載しています。Quanta Magazineは、数学や物理・生命科学の研究開発や動向を取り上げ、一般の人々の科学に対する理解を深めることを目的とした、サイモンズ財団の編集長による独立した出版物です。