週刊リョーシカ！

2008-01-18掲載
マトリョーシカそっくりの理論物理学者・「リョーシカ」が量子の世界をご紹介するウェブマガジン『週刊リョーシカ！』。今年もいけいけゴーゴーと毎週金曜更新中です。さて前回は「量子元年」を予測しました。とかく年頭というと、予測したりしますが後で振り返ると、当たらなかったなあ～あの株、流行、天気、景気、失せ物……。というような予測も、まあ、多いですかね。ところが、予測できないといえば、量子もそうなんだそうです。簡単に言ってしまうと、常に行方不明。そこで今回は、このふしぎな量子の性質を、探っていくことにいたしましょう。
	あ、いたいた！　リョーシカ。量子が「予測できない」っていったいどういうことなんですか？
	そうですねえ。では、逆に予測ができるというのはどういうことなのか、まずこれについて、考えてみましょうか。
	はい。
	さっそくですが、先週ちょうど古典的な描像と量子的な描像の話をしました。このように量子のことを考えるときには、いつも古典的な場合と区別して考える必要があります。そこでまず古典的な場合ですが、物の動きは、予測することができますね。
	そうですね、予測しようと思えば。
	たとえば飛行機が飛んでいく様子や、蹴ったボールのようなものは軌道を描いて飛んでいきますね。この軌道というのは、時間的に物がどう移動していくのかその位置を連続的に表わしたものです。軌道を求めるには、最初の地点がどこで、どういう速さで進んでいるのかがわかれば求めることができます。この最初の条件を初期条件といいます。ある初期条件でポイントAを出発したボールは、1分後にはポイントBにいます、とわかるわけですね。

	それはまあ、ふつうはそうですよね。
	はい。これが、予測可能ということですね。もっとも現象というのは一般にもっと複雑ですから、初期条件以外にもいろいろな情報が必要です。飛行機ならば風向きなどの飛行条件とか、ボールなら、空気抵抗や地面との摩擦などです。こういった情報が十分に手に入ることで、正確な予測ができるわけです。
	ところが量子となると…… 違うわけですね、きっと。
	はい。量子の場合は、一定時間後の位置を予測することはできません。
	できないって？
	わからないんです。私にも。
	量子だってさすがに消えちゃうわけないし、やっぱりどこかにいるんでしょう？
	まさに「どこかにいる」んです！

	図を見てみましょうか。量子がポイントAにあったとします。初期条件のようなものもわかっているとします。では1分後には、どこにいるでしょう？どこでもあり得るんです。いろんな可能性が同時に起こっていてどこ、と言うことはできないのです。
	最初の位置がわかっていても、 ○秒後にはどこにいるかわからない……。それじゃ、いつだって行方不明じゃないですか。あまりにもわからないことだらけでなんか実際問題として、困るような気がするなあ。 ……どうして量子は予測できないんですか？
	それは「本質的に」予測できないからです。ふつう私たちは、予想が外れたとき、情報が不十分だったり、分析が不正確だったりしたせいだと考えます。
	そうそう、ありがちですよね。それに計算が間違ってた、とかねえ。
	そんなのは論外として、量子の場合には、それらがすべて完全でも予測できないんです。
	うーん……。開き直っちゃうと、要するに「量子は予測できないもの」なんですね。
	そう。より正確に言えば予測することに意味がないんです。でも、量子をたくさん使って、同じ条件で観測したら、どういう確率で分布するか、ということはわかります。
	団体ならわかるけど、個人はわからない。
	ええと、統計的にわかる、ということなんです。ある点に現れる可能性は高く、また別の点に現れる可能性は低い、というように、それぞれの点について出現する確率を知ることはできます。量子というのは、そのように「いろんなところに出現可能な状態にある」ということなんです。
	うーん、量子って、ずいぶんどこでもいいというような、幅広～い状態で存在しているんですねえ。
	その通りです。そのおかげで、いろいろいいこともあるんですよ。
	いいことって…… あ、
（つづく）
いつも予測不能なものを相手に科学する。量子の研究って、なんだか結構、大変なシゴトのよーな。しかし、今回は、量子というのは、数をたくさん測れば「統計的に」その位置を知ることができるそして予測できる・できないということが重要なのではなくて、いろんなところに出現可能であるような幅広～い、豊富な状態にあるというお話でした。ふしぎな量子の世界、この続きは、また来週、金曜日にお届けします。どうぞお楽しみに。
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