異端審問の精神は科学に宿る|物理

私はジェローム・カルダノと何年も話してきました。さらに、彼は私に言い返します。彼は明らかに、私の正気は彼のいつものように不安定であると考えています.

ジェロームは、16 世紀のヨーロッパで卓越した発明家、医師、占星術師、数学者でした。彼は最初の確率論を作成し、負の数の平方根を発見しました。これは現在、虚数と呼ばれるものであり、宇宙がどのようにまとまっているかを理解する上で不可欠な部分です。彼は、印刷機を可能にする機械ジンバルを発明しました。彼のアイデアは、車のエンジンのドライブシャフトで回転力を受け取り、前後の車軸に伝達できるようにする「カルダンジョイント」につながりました。彼は、難聴やヘルニアの治療法、暗号、死者との会話など、さまざまな分野で実験的な研究方法を開拓しました (彼を許してください、彼の時代は厳密には科学的ではありませんでした)。

ジェロームへの執着が私を支配してしまった。私は量子物理学の教育を受け、冷静に事実や考えを分析し、合理的に考える訓練を受けてきました。ここで、私は 16 世紀の占星術師との架空の会話を常に続けています。おそらく、これの最も面白い側面は、ジェロームが未来からの誰かと話すことで少し謙虚にならないということです.それどころか、彼は、宇宙がどのように機能するかについての真実を見極めるための彼の真剣な試みを通じて、そのような訪問を得たと感じています.

彼はこれについて完全に間違っているわけではありません。私が最初にジェロームに惹かれたのは、彼の自伝にある簡単な言葉でした。彼は大学の同僚に、彼の最高のアイデアの多くは夜に彼を訪れた霊から来ていると語った.彼はこれが奇妙な主張であることを知っていますが、天体の注目に値する先駆的な先見の明があると考えています。彼は自分の著書の 1 つに、自分の死後、「大地は私を覆うことはありませんが、私は高い天に引き上げられ、博学な人々の口の中で際立って生きることになるでしょう」とさえ書いています。これこそまさに、彼が非常に多くの知的リスクを冒すことを厭わない理由です。天国で真剣に受け止められているとすでに感じているとき、彼は地球で真剣に受け止められることを心配していません.

この傲慢さにはきちんとした見返りがあります。訪問する精霊はまだ人間に明かされていない秘密を持っているというジェロームの信念は、彼にはまだ多くのことが隠されていることを認識していることも意味します。ジェロームは、宇宙を理解するために必要なすべての情報を持っているわけではないことを認識しています。科学の観察者として、私は宇宙に対する私たちの理解における既知と未知のギャップに魅了されています。ジェロームの理解にも多くのギャップがありますが、彼は私が会う多くの科学者よりも自分の証拠のギャップを認識しているようです.

ジェロームと同時代の人々、特にカトリック異端審問所を運営していた人々が同様の謙虚さを示していれば、彼についてもっと知ることができたかもしれません。 1570 年、ジェロームは異端審問によって逮捕されました。自宅軟禁下での彼の最終的な釈放の多くの条件の1つは、彼が最初の拘留の理由について決して話し合うことができなかったことであったため、正確な理由はわかりません。告発は、彼がかつて教皇にキリストの星占いを提示したということだった可能性があります。愛に満ちた神は、敬虔なユダヤ人やイスラム教徒を非難することはできない、というジェロームの言葉だったのかもしれません。あるいは、「宇宙は一つか、それ以上か、それとも無数にあるか」を考えた彼の著作だったのかもしれません。結局のところ、それは審問会が 20 年後にジョルダーノブルーノを火刑に処することになった問題の 1 つだったのです。

ジェロームの釈放のその他の条件には、彼が教えたり出版したりすることができなくなったことが含まれていました。しかし、ジェロームのライフストーリーは今日では比較的なじみのないものですが、人々が正統性を拒否したときに何が起こるかについての彼の経験はそうではありません。異端審問の精神が完全に消えたことはありません。権力者が進歩の脅威にさらされているところでは、議論を抑圧します。科学はこの現象を免れていません。ジェロームが確立した確率と虚数という 2 つの柱の上に構築された、量子力学のような基本的なものでさえ、非難によって発育を妨げられてきました。物理学のこの小さな領域内でも多くの例がありますが、おそらくデビッド・ボームの話ほどジェロームの経験に共鳴するものはありません.

第二次世界大戦の後半、ボームがカリフォルニア大学バークレー校の大学院生だったとき、J. ロバートオッペンハイマーは、原子爆弾を製造するために新しく結成された取り組みにボームを採用しました。マンハッタンプロジェクトへのボームの貢献は非常に価値があったため、すぐに分類され、ボームは締め出されました。オッペンハイマーは彼の博士号でしたが。スーパーバイザーであるボームは、自分の博士号を書くことを許可されていませんでした。論文。彼は博士号を取得しただけです。 Oppenheimer が彼の仕事の質を保証することを主張した後.

1950 年までに、ボームはプリンストン大学でアインシュタインと一緒に働いていましたが、彼の過去が彼を悩ませていました。彼の博士号の初期。彼は労働組合に参加し、簡単に言えばいくつかの共産主義グループに参加していました。それらの共産主義団体は、彼の博士号の国家安全保障への影響と相まって。彼はジョー・マッカーシー上院議員の反米活動に対する十字軍の標的となった.

ボームは質問への回答を拒否し、マッカーシストが調査すべき人物の名前を挙げませんでした。彼が逮捕されました。彼が無罪となった時までに、彼はプリンストンから停止されていました. 1951 年、米国で失業したボームはブラジルで職を得ました。その後、米国当局は彼のパスポートを没収し、彼はブラジル市民権を申請することを余儀なくされました。彼がイギリスに旅行したのはブラジル人としてであり、ロンドンのバークベック大学で理論物理学の教授として長いキャリアを始めました。そこで、彼は英国のパスポートの申請に成功しました。その後、1986 年に、彼は米国政府との法廷闘争で米国市民権を取り戻しました。

その長くつらい物語の中で、デビッド・ボームを物理学からそらすものは何もありませんでした。彼はさまざまな分野で重要な貢献をしましたが、彼が最もよく知られているのは量子物理学の解釈です。 1952 年にボームは、フランスの貴族であり物理学者であるルイ・ド・ブロイによって数十年前に開始され、その後放棄された研究の補完的ではあるが独立して派生したバージョンと現在見なされている独創的な論文を発表しました。

De Broglie は、1924 年の論文で初めて言及しました。 1927 年 10 月、アルベルトアインシュタインとニールスボーアが量子論に関する有名な討論を行ったのと同じ会議で講演したとき、彼は再びそれを持ち出しました。彼の話の中で、彼はテオリー・ド・ロンド・パイロットについて話しました —パイロット波理論。

この異常が光子検出器で解決される前に、光子などの量子オブジェクトが一度に 2 つの異なる位置にあるように見える「二重スリット実験」を扱います。ボーアの見解 (現在、量子論の「コペンハーゲン」解釈の中心となっている) は、物体が検出器に衝突するまで、物体は明確な位置や運動量を持たないというものでした。しかし、de Broglie によれば、二重スリットで発射された各光子は実在の物体として存在します。彼は、それが常に明確な位置と勢いを持っていることを示唆しました.わからないのは初期位置です。

また、最初の位置は運動量と組み合わせて最終的な位置を決定するものであるため、最終的な位置を事前に知ることはできず、各測定の明らかにランダムな結果が説明されます。

これは実在の物体であり、位置が明確に定義されているため、光子はスリットの 1 つだけを通過できます。しかし、その軌道は「パイロットウェーブ」によって導かれます。これは、危険な港に入るフェリーがパイロットボートによって導かれるのとほぼ同じ方法です。このパイロット波も実在し、シュレディンガー方程式で記述された理論の「波動関数」を反映した特性を持っています。

このシュレディンガー方程式の波動関数へのリンクにより、粒子はスリットの 1 つだけを通過しますが、干渉波によって決定される粒子の最終的な分布が依然として存在します。これは、干渉の主な結果 (ターゲット上の特定のポイントでの奇妙な凝集と他のポイントでの不在) が発生することを意味します。

最終的に、ド・ブロイは彼の考えを放棄し、ボーアに陥り、現在コペンハーゲン主義者と呼ばれるものになりました。パイロット波理論に特に欠陥があるわけではありません。ボーアはおそらく抵抗するにはあまりにも強力でカリスマ的な人物だったというだけです。そのため、パイロット波理論は沈没しました。

しかし、1952 年にデビッド・ボームの手に渡り、再び姿を現しました。目に見えない、検出できないパイロット波というボームの考えは、厳しく批判されたが、マッカーシーの魔女狩りを生き延びた男は、簡単には先延ばしにされなかった。時代の最も凶悪なキャラクターの暗殺を克服した彼は、少し熱を出すことができました.そして、彼は自分の主張に固執し、量子実験を別の方法で見る必要があることを示唆しました. Physical Review に掲載された 1952 年の論文「科学研究の歴史には、特定の物体や要素を直接観察するための手順が知られるずっと前に、それらが実在する可能性があると仮定することが実際に非常に有益であった例がたくさんあります。」言い換えれば、なぜまだ発見されていないパイロット波があってはならないのでしょうか?

「もちろん、新しい現象ごとに新しい要素を仮定することは避けなければなりません」とボームは続けました。「しかし、同じように深刻な間違いは、現在観察できる要素だけを理論に取り入れることです…実際、理論が新しい種類の観察の必要性を示唆し、その結果を正しく予測できるほど、私たちはより自信を持っています。この理論は、物質の実際の性質をよく表している可能性が高く、既知の事実のグループを相互に関連付けるように特別に選択された単なる経験的システムではありません。」

これまでのところ、おそらくとても良いです。しかし、2 つの問題があります。 1 つ目は、干渉効果と検出器での光子の最終的な分布について正しく予測するには、最終結果から逆算する必要があるということです。

2 番目の問題は、物理学者が「非局所的」と呼ぶ方法で、ボームのパイロット波が奇妙であることです。これは、私たちの光子の特性と将来の状態が、そのすぐ近くの条件と行動だけによって決定されるわけではないことを意味します.光子のパイロット波と光子の波動関数は、それらが位置するはるかに大きなシステムの波動関数、つまり宇宙全体の波動関数に効果的にリンクされています。そのため、私たちの光子は、宇宙の半分離れた場所で起こる何かによって即座に影響を受ける可能性があります.

多くの物理学者 (ほとんどの物理学者) は、この非局所的な作用を許容することに満足していません。結局のところ、そのような行動は、影響は光速よりも速く移動できないというアインシュタインの特殊相対性理論によって禁止されています。

プラス面としては、アインシュタインが「遠く離れた不気味な行動」として嘲笑した、相対論を破るもつれに基づく現象の説明を私たちに与えてくれます。そして、ボーミアン力学を受け入れることが、相対性理論に適した物理学に絡み合うことよりも悪いことであることは明らかではありません.多くの優れた物理学者は、ボーム力学の観点から喜んで話します。私はウィーンで開催された会議に出席し、Aephraim Steinberg という実験者が彼の実験結果をボームの視点から説明しました。これは、それについて考える最も簡単な方法だと彼は言います。スタインバーグが提示したのは、光子が二重スリット装置を通過するときの軌跡を示す写真でした。コペンハーゲンの解釈では、光子は検出される前に意味のある存在を持たないため、これは不可能であることを思い出してください。存在がなければ、論理的に軌道を持つことはできません。

現在知られているように、量子物理学のド・ブロイ・ボーム解釈は一般的ではありません。エンタングルメントの存在について最初の決定的なテストを思いついたアイルランド人のジョン・ベルです。ベルが言わなければならなかったことは次のとおりです。

建国の父たちが「粒子」か「波」かという問いに苦悩する中、ド・ブロイは1925年に「粒子」と「波」という明白な答えを提案しました。粒子で？そして、回折パターンと干渉パターンから、粒子の運動が波によって導かれていることは明らかではありませんか?ド・ブロイは、スクリーンの 2 つの穴の 1 つだけを通過する粒子の動きが、両方の穴を伝搬する波によってどのように影響を受けるかを詳細に示しました。そして、粒子は波が相殺される場所には行かず、それらが協力する場所に引き付けられるように影響を受けます.この考えは私には非常に自然でシンプルに思え、波動と粒子のジレンマを明確かつ普通の方法で解決するので、一般的に無視されていることは私にとって大きな謎です.

ベルは、コペンハーゲン主義者が提供しなければならなかった何よりも、ド・ブロイ・ボームがより良い賭けであると感じました。彼らは測定の問題を、それが実際に何を伴うのかを明らかにすることなく、それが主題にとって基本的なものであるという地位にまで高めました. 「『測定』の概念は熟考すると非常に曖昧になります」とベルは言いました。そして、基本的な理論は、これらのより基本的な概念に関するものであるべきではありませんか?」

ベルは広く崇拝されています。量子物理学の会議に行くと、彼の名前が何度も出てきて、聖書のように彼の著作を引用する人もいます。彼は、名声の観点から、突然、比較的若くして亡くなったという利点があります。 1990 年、脳出血により 62 歳という若さで彼は突然この世を去りました。しかし、彼の影響力でさえ十分ではありません。量子解釈に関しては、コペンハーゲン主義者が勝利したようだ。今のところ、少なくとも。

この嘆かわしい状況について話し合う際にジェロームに何度も言ったように、コペンハーゲンの解釈は長続きしません。二重スリット実験の結果を見ると、「なぜ」という質問に対する答えは得られません。現実がどのように見えるかについて何も説明することを拒否します。スティーブン・ワインバーグはそれを「明らかに不十分」と呼んだ。 5月に亡くなったマレー・ゲルマンは、「ニールス・ボーアが全世代の理論家を洗脳した」という理由だけで、コペンハーゲンの解釈がこれほど長く生き残ったと述べた.その言葉にジェロームはくすくす笑った。「それはそれを置く良い方法です」と彼は言いました。「すべての疑いと疑問は、魅力的なナンセンスの流れの中で洗い流されました。」彼は首を横に振り、また笑った。「私の人生は、洗脳されることとの戦いだったのではないでしょうか。」

幸いなことに、洗脳された世代は過ぎ去りつつあります。コペンハーゲンは以前のように支配的ではありません。ジェロームの発明と創造物が最終的に異端審問の厳しさを乗り越えたように、ボームのアイデアもまだ生き続けています。他のオプションもあります。量子イベントが別々の現実で発生する多世界解釈は、人気が高まっています。これはジェロームにとってより魅力的です。彼は常に複数の世界という危険な考えが好きでした.

最終的に、現在の量子論の解釈はどれも正しくないと合理的に確信できます。最も可能性の高いシナリオは、ジェロームのように、現実の性質について正しい推論を行うために必要なすべての情報を持っていないことです。とはいえ、努力し続けることがポイントです。なぜそうしないのですか？ジェロームが言ったように、「すべてを理解する心に勝るものはありません。」

Michael Brooks は、英国を拠点とする作家兼ジャーナリストです。

リード画像:クリスティアーノバンティ (1824-1904) の絵画