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[外堀から埋める11]量子論と相対性理論の矛盾

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未完成の最先端科学

このように、量子論相対性理論は先端科学の両輪として人類の宇宙への理解を躍進させました。もちろん、現在においてもこの2つの論は、物理学の中心にあります。しかし、どちらも一定の完成を見た両論ですが、矛盾がないわけではありません。

 

たとえば1粒の小さな量子を、半分にちぎってみましょう。すると双子の量子兄弟ができます。

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量子は地球の自転のように回転しているのですが、この双子には不思議な性質があり、兄が右に回転するなら弟は左、兄が左なら弟は右、というように、常に反対回りに回転するのです。これは観測された事実です。

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さて、ここで思い出して欲しいのが量子の不確定性の話。人が観測するまで量子は「可能性の波」というあやふやな状態なのでした。回転に関しても同様に、観測するまでどちら回りなのか決まっていません。ここで重要なのは、見るまでどちら回りなのかわからないのではなく、まったく決まっていない、ということです。

 

情報が時空を飛び越える

「双子は常に反対回り」、そして「観測するまで決まっていない」という2つの事実。これを合わせて考えてみます。密閉された箱に入れた双子。兄を観測したら「右回り」でした。するとその瞬間、弟は観測せずとも「左回り」であることが確定します。

 

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ならば兄弟それぞれが密閉された2つの箱を、宇宙の端と端に持っていってみるとどうでしょう。そこで兄を観測したら「右回り」だった。すると遠く離れた宇宙の端にある弟は、タイムラグなしに、瞬間的に「左回り」が確定します。つまり、距離を越えて情報が伝わっているのです。

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相対性理論によると、光速を越える速度はないはずです。途方もない距離を、瞬間的に情報が伝わる。これはどういうわけでしょう。この現象を量子もつれと呼びます。

 

状態を遠くに送るテレポーテーション

さらに発展させて考えてみましょう。

先程と同じように量子を2つに引き裂きます。さらに今度はもう1つの量子も2つに割きます。そして量子①の片割れである「B」を、量子②の片割れである「C」とくっつけてしまいましょう。

 

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もう1度、離れた場所で観測してみます。量子Aの箱を開けてみると、「右回り」でした。つまり量子Bは「左回り」で確定です。そして量子Bとくっついている量子Cも、合わせて「左回り」に回転していまいました。すると、量子Cの片割れである量子Dは「右回り」、量子Aと同じ状態となります。

 

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つまり、量子Aの状態を、離れた場所の量子Dにコピーしてしまったのです。これが量子テレポーテーションです。

 

テレポーテーションなんていうとSFの世界の話のようですが、これはすでに実験が成功しています。つまり、離れた場所に情報が伝わることを否定していたアインシュタインは、この部分においては、誤っていたのです。天才にも誤りはあるのですね。

 

次回は量子論相対性理論を統一する新たな理論について。