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2012年2月 5日 (日)

光の二重スリット実験

 基本的にはこの「時間意識戯言」には、「同一の刺激に反応するニューロン群の発火深度の差が脳内でステレオグラム的に合成されて時間が流れているという認識を人に与えている」、という発想に関係あることしか書かないつもりである。
 しかしその関連で、「時間」に関連するものであれば何でも、覚え書き代わりに書き込んでいる。今回の日記もそういうものだ。

 日経サイエンス今月号(3月号)に、光の二重スリット実験についての、一般向けではあるが詳細な解説記事が載った。多分文字数の関係で必要な情報をぎりぎりまで絞り込んでいるのだと思うが、読む人に理解させようという意欲の伝わってくる魅力的な記事だった。今回はこれを読みながら思ったことを書いてみる。したがって、この記事は、日経サイエンス2012年03月号の「光子の逆説」を読んでいることを前提としている。(そうでないと、文字がいくらあっても足りないというのが本音^^;)
 「光子の逆説」には大きく3つの実験について説明がなされている。一つは「二重スリット」、一つは「偏光板」、最後の一つは「ビームスプリッター」だ。それらについて読みながら思ったことがある。

 それは、光はすさまじい勢いで伸縮を繰り返す球状の波なのではないか、ということだ。

 実は数年前に『シュレーディンガーの子猫たち-実在の探求-』という本を読んでいた。これはそれ以来考え続けていたことでもある。
 まず「二重スリット」についてだが、光が球状の波であれば、光が通過した後にスリットを開閉したとしても、因果関係から切り離されているはずの光子に影響が及ぶ理由も説明可能になる。つまり伸縮過程にある球状の波の後ろ半分が、スリットが閉じられる(開かれる)ことで影響を受けるわけだ。いわば逃げる猫のしっぽを捕まえるように。
 次に「偏光板」だが、偏光板の組み合わせの偏光角度が直角でさえなければ、全方位に広がる球状の波の成分の一部ベクトルは偏光板を通過することが可能になるはずだ。斜めは縦と横とをベクトル成分として含むのだから。
 最後に「ビームスプリッター」は、実験の仕組みをよく見ればわかるが、曲がる時だけ擬似的な「干渉縞」を作り出している。つまり曲がる時の球状の波の状態が、実験結果に何らかの影響を与えているのではないかと考える。例えるならカーブを投げる時の指のかかりが深いか浅いかというようなものだ。左と右に発射される光子は、発射角度によって波の状態が決まっており、それぞれのスプリッターで2分の1の確率で「曲がる」時も、伸縮の度合いが発射時の状態と相関関係があると考えれば、「右の光子の観測結果が時をさかのぼって左の光子の観測結果に影響を与える」という、タイムマシンが存在するかのような説明をする必要が無くなる。

 二重スリットの実験は、もう二十年以上も前に放映されたNHKの「アインシュタインロマン」で詳細に説明されていたのを覚えている。大学時代、バイトで買ったビデオデッキで録画し、何度も何度も繰り返し見ていた。そういえば中学時代、初めて自分の小遣いで買った本がブルーバックスの「相対性理論入門」で、その次が同じくブルーバックスの「量子力学の世界」だったと記憶している。(題名は間違っているかも知れないが…)
 
 自分の心を支える「趣味」のネタには、どんなところで、どんなきっかけで出会うかわからないものだと、つくづく感じる。


追記

 しかし、「光子の逆説」の記事はこういった結論を暗示するように書かれているとしか思えない。特に「偏光板」の実験。日経サイエンスの来月号も「波動の収縮」についての特集らしいから、今から読むが楽しみである。今世紀に入って、いろいろなことが動き始めている雰囲気を肌で感じる。長生きして結末を見届けないとなあ。

追追記

 本文に書くつもりで忘れていた。もし光子が伸縮する球状の波なら、観測できる時とできない時とが出てくるのではないかという疑問が出てくるだろうが、これは簡単に説明できる。つまり光はなにか遮るものに出会った時、その表面で反射する時に極限まで収縮する。「波動の収縮」のように観測した瞬間に一気に収縮するのではなく、あくまでも伸縮する球状の波の作用の帰結として、焦点が徐々に絞り込まれるように姿を現し、その瞬間が記録されるのではないか。

追追追記

 今時のコンピューターだったら、光子1個分ぐらいシミュレーションできるんじゃないかな。光速度を1億分の一ぐらいにスローにして…。ひょっとしてもう既に誰かやってたりしてね。

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