文系と理系と量子力学

私たちは、よく、「○○さんは理数系の人だし、△△さんは、文系だから、考え方が違うんだよね~!」

な~んて、文系・理系に分けたりしますよね!!

きっと理系は、法則や数式を使って原因から結果をちゃんと導びこうとする思考をする人で、文系は、1つの考え方をあるがままな状態で探ってく思考の人なんかな~??

なーんて、私なりに思ってたんですが・・・。

ところが!

量子力学つーのは、物理学の分野でありながら、非常に文系に近いものだ!ってのを、ずいぶん前から聞いてた。

おまけに、スピリチュアル分野でも引き合いに出されることも多いし、仏教やキリスト教の理念とも結びつきがある~なーんて言われてるのだ!

で、前から、ちょっと気になってったんですよ~。量子力学ってヤツが!

ずっと前、アインシュタインについて調べてたときも・・・彼って、どっから見ても、従来の科学者の発想をしてない!ってことに、びっくりだったし・・。

なんてったって、唯一信じる神は、スピノザの神だ!って言っちゃった人ですからね~。

そこで、

量子力学ってどーゆーもの?
どこが、今までの物理学と違うんだよ?


という話題で書いていくことにします。


えーと、まずは、物質を、どんどん分解していくと、分子でできてる。そして、その分子は、原子でできてる。

原子は、さらに、原子核と電子に分かれるってのは、私たちが学校で習ってきたとこだよね。

あ、そうそう、さらに原子核は陽子と中性子に分かれて、それをもっと細分化したものが素粒子
(素粒子には、現在のとこ、ゲージ粒子、レプトン、クオークといったものに大きく分類されてるんだそーだ。)

そんな細部のことは、とりあえず、この際、ほっとくことにして(笑)

原子に注目!

原子は、1個の原子核とそのまわりを飛びまわってる、いくつかの電子から出来てるよね。

こーんなカンジで↓
log13s.jpg

原子核は必ず1っ個! だけど、電子の数はそれぞれ違うのだ!

電子が1個なら、H(水素)、2個なら、He(ヘリウム)、3個は、Li(リチウム)、4個は,Be(ベリリウム)・・・。

periodictable.gif


なーんか、この表、懐かしくない?

化学の時間に、「水兵リーベ、僕の船」って、語呂合わせで暗記した記憶があるんだけど・・

ここで、大事なポイントは、

電子を1つの部品として考えた場合、

水素も、ヘリウムも、リチウムも、どの原子も実は同じ部品からできてるってこと。

電子という部品が「いくつ」入っているか、その「数」の違いがあるだけ。

これは、すべての原子にあてはまるのだ!

ええ!!でも、常識で考えて、水素と鉄とカルシウムが、どう考えても同じ部品からできているとは思えないよー!!

ちょっと待った~
それは原子よりも大きい世界に住む、アンタの常識だよ~!

そんな常識から離れないと、量子力学はわからんよ~!


・・・・ということらしい。。。

つまり、原子の世界に入ったとたん、それまで「質」の違いと信じていたものが、ただの「量」の違いに姿を変えてしまうってことのようだ!!

ところで、こんなん、化学の授業でやりましたっけ?

私、ちーーとも知らなかったし、そんなポイントに、気づきもしなかったぞ!
頭から、鉄もカルシウムも別モンって思ってた。。。

原子記号の丸暗記はしてたくせに・・。

さて、この部分の説明書には、このように書かれている。

原子の内側と外側を境に、全く異なる2つの世界がある。
この境目の壁はとても大きく、一方の常識は他方に通用しない。
当然、物理法則も全く違い、通常の物理学が通用しない、原子の内側の物理学が、量子力学なのだ。



原子の部品にあたる部分が、電子で、同じ電子のくせに、それがいくつ結びつくかの差だけで、あらゆる種類の原子を作れちゃうとも言えるようだね。

こういった特異な性質をもった部品のことを「量子」(Quantum)と呼んで、その物理法則なので、「量子力学」と言われるんだそうだよ。

たまたま、物理の世界で先に発見されたため、量子力学という名前がつけられたが、実は、もっと広い、これは、「状態の世界」のメカニズムを探る学問なのだ。

同様に、人間の意識の世界や、抽象概念の構造可視化など、新しい世界に踏み込むヒントが隠れている。



ん? どーゆうことよ??

状態の世界、人間の意識や抽象概念?とどうやって、結びつくねん??


そこで、まず、モノと状態の説明から・・・。

ある会社で、LED電球を作ってたとする。
会社の業績を伸ばすには、どーするか?

まず、1個の電球をサンプルとして、検査する。(品質管理は必要だからね。)
全部の電球を調べなくても、 一部のサンプルの試験結果に、統計学を活用すれば、かなり細かく推定することができる。

でも、品質だけ良くても、会社はなりたたない。
「ブランド」や「経営戦略」ってのも、会社には必要な要素になってくるよね。

「ブランド」「経営戦略」ってのは、抽象的な存在、抽象概念って呼ばれるもの。
もっと簡単に言っちゃえば、考え方とかアイデアとか発想とか・・ってヤツでしょ。

そんなものに、統計数理を適用するには無理があるでしょう。。。
ブランドや経営戦略は「概念」。 そこで、モノを扱う統計学とは 別の数理が必要となってくるってわけだ。

それを、やれるのが、量子力学ってことらしいのだ!!

量子力学は、単に「モノより小さい世界」だけでなくて、より広く「モノ以外の存在」を扱う能力を備えている。 モノ以外の「状態の世界」全般の新しい科学といえるだろう。

そのため、モノよりも「概念」が中心になることが多い文系とも共通する部分がある。




じゃあ、ここで、モノと状態の世界とは?

海水は「モノ」だけど、波はモノではない。
波は海水の「状態」



スタジアムの観衆がウエーブをおこしているとき

それを見ている人には、ウエーブは、まさに波のように左右方向に動いて見える。
しかし、実際は、1人1人の人が立ったり座ったりしてるだけ。(上下運動をしてるだけ)

ウエーブという「状態」は左右に大きく動くが、「モノ」である各人は小さく上下に動くだけ。




これが、モノと「状態」の違いだね。

そして、電子は、モノではなく、状態ということなのだ!!
もしも、電子がモノだとしたら、りんご2つ集めたら、オレンジになるなんてことありえないもんね!

状態だから、数によって変わるということだったんだ~。

理屈はわかった!

でも不思議だよなあ~。

そこに存在するのは、同じものなのに、どーして、原子以上の私たちの世界と原子以下の世界では、こんなに見え方が違うんだろう。
状態が違うだけで、違うモノとして認識するもんなあ~。

ウエーブの左右方向の動きが、多数の上下の動きの間の「関係性」から生じるように、
「ブランド」や「経営戦略」も多数の抽象概念との間の「関係性」として成立するもの。
そのため、統計数理よりも、量子数理で扱うのに適したものといえる。



どうやら、量子力学というのは、多くの関係ってのが、ポイントのようだね。
ここで言ってる、統計数理ってのは、従来の物理学の数式ってことだと思うよ。


量子系の数理は、数式の奥に潜む思想が、これまでと大きく異なっている。
その「思想の違い」を知ることが重要となる。
まずは、「作用素」と「固有状態」という、2つを理解すること。



は? 「作用素」と「固有状態」とは??

まず、入力 ⇒ 「作用素」⇒ 出力と考えるらしい。

この下の図をみると、わかりやすい。

4という数字を入れて、XXXXXの場合は、2になる。
同じく9という数字を入れて、XXXXXの場合は、3になる。

XXXXX・・の部分は、ルートだ!!(平方根)・・・なつかしねえ~!

input2output.jpg

XXXXの部分を、「作用素」って呼んでるらしい。
それって、指令みたいなもんかな?

この場合は、ルートをかけるんですよ~!みたいな・・・。


もっとわかりやすい表があった↓

campari2camparisoda.jpg


カンパリにXXXXXすると、カンパリソーダになる。
焼酎にXXXXXすると、チューハイになる。
レモンジュースにXXXXXすると、レモンソーダになる。

さて、XXXXXとは?
答えは、炭酸!ですね(笑)


「作用素」ってのは、指令?であり、共通した1つの規則ってことだね?
この場合は、「注入された液体と同量の炭酸水を加えてから出力する」という規則

作用素は外から入ってきたものに作用して、それを変化させるもの。
他のものに働きかけて(作用して)変化させるので作用素と呼ぶ。



作用する相手は、ルートみたいな数字とも限らず、たとえばカンパリを上から注ぐとカンパリソーダが出てくるような装置があって、 それに焼酎を入れたら酎ハイができるというような・・・この機械も作用素と考えちゃってもいいんだそうだ。


さて、もういちど復習。

入力 ⇒ 「作用素」⇒ 出力で、

カンパリにXXXXXすると、カンパリソーダになる。
焼酎にXXXXXすると、チューハイになる。
レモンジュースにXXXXXすると、レモンソーダになる。



その作用素は、「注入された液体と同量の炭酸水を加えてから出力する」ということだった。

つまり、「作用する」んだから、入力とは違うものが出力されるわけだよね。
レモンジュースがレモンソーダになって出力されるように。


ところが、入力と出力が同じ場合があるのだ!!

たとえば、「炭酸水を入れたら、ええ!炭酸水が出てきちゃったよーーー!ちーっとも変化しとらんぞ!」という場合。

ばーか!当たり前じゃん!
「注入された液体と同量の炭酸水を加えてから出力する」って規則に従がってんだから、炭酸水に同量の炭酸水を入れれば、炭酸水だろーが!!」


まあ、そのとおりなんですが・・そういってしまうと、話が進みませんので・・(笑)

作用した結果が作用する前と同じものであるとき、この入出力のことを固有状態という。
固有状態は作用素によって異なる。
その作用素に固有の(独特の)状態という意味で「固有状態」と呼ぶ。



固有状態には重要な意味があるのだそうだ。
作用素が行う作用の「本質」が固有状態に表れるからなのだ。

炭酸水が変化しないように見えたのは、それが作用素の作用と一致していたからだもんね!

そこで、作用素が、さーーぱりわからない!ってとき、(もっと難しい言葉で言えば、変換法則が全く見当がつかない場合)とりあえず、なんでもいいから、ガンガン入れてみる。

試行錯誤の結果、いつしか、固有状態を発見できるってわけだ!

ええ~、そんなもんでいいんかい!!(笑)


いいんですね~(笑)

つまり~内部を調べずとも、外部から本質を調べる方法・・・単に入出力が一致するだけでなくて、作用素の作用の「本質」を教えてくれるので、固有状態は重要ってわけ。

それが量子力学。


いや~、まったく今までの「近代物理学」の世界と違いますね!
かならず、中身を調べてから・・ってのが常識でしたもんね。

ちょっと図にしてみますね。。。

     近代科学では、(原子より大きい世界)

       物質     VS    状態

       海水    ← →    波




       量子力学では、(原子より小さい世界)

       物質     VS    状態

       存在しない ← →   電子



原子より大きい世界では、このように「物質」と「状態」をはっきりと区別できるし、また区別しちゃってますね。
二元性の世界ともいえるかな・・・。

ところが、量子力学の世界でみた場合、原子より小さい世界では、そんな区分ができない!
電子は「物質」ではなくて「状態」。 そして、海の「波」の場合の「海水」にあたる物質がないのだ。

うーーーん、まさに、霊魂の世界みたい(笑)
いやいや、二元性を超えた世界ってことは・・・4次元、多次元世界??(笑)


粒子性(物質の性質)と波動性(状態の性質)を併せ持つ、このような特殊な存在を、 普通の物質と区別するため、「量子」(quantum) と呼ぶ。
その「量子」を研究するのが「量子力学」であり、電子は「量子」の代表格。



原子の内側にあるものは「部品」ではなくて、「量子」ってことですね~。
部品という考え方は、あくまでも物質とした、今までの近代科学の分野でも考え方ですから。。。

そして、量子、つまり 電子は波のような「波動性」を持っているけど、「何かの波」ではなくて「波だけ」なんですね~。
その波の形を調べよう、ってのが、この分野の学問ってことになるってわけね~。

(電子が、どのような形の波動になっているのか、それを数学の関数の形で記述したものを 「波動関数」と呼ぶんだそうだけど・・・ここからは、長くなるし数学的なのは、メンドーなんで省略でーーす(笑))

ただ、どんな関数であれ、何らかの作用素の作用を受ければ、変化する方がフツウ。
で、作用した結果が入力と一致 するというのは「特殊」な場合。
なのに~、電子の波動関数は、必ず固有状態になる

「特殊な状態」のはずの固有状態が、量子の世界では「フツウ」のこと。

従来の物理学が発展してきて、量子力学に辿り着いたのじゃなくて、
それまでの常識を逆転したような形だってことだけは、覚えておいてくださいね。


物理学に限らず、医学や経済学や心理学の世界でも、
原因に法則が作用して結果を生じると考えるのが普通だよね いわゆる「因果関係」ってヤツ。

この「入力→作用素→出力」とも同じだね。。。

ほとんどの近代科学が、「結果には必ず原因がある」という前提の上にできてるってのに・・・・。

だから、原因が結果へと変換される「法則」がどーうゆうものか、必死に研究してきたわけなのだ。

もしも、その法則さえ解明できれば、我々が、望ましい結果が得られるように、
物事をコントロールできるようになるからね。

そういった考え方が、近代科学であって、まさに、近代科学の父、ニュートンの考え方そのもの。

(ガリレオやニュートンの本当の業績は、中世のキリスト教的世界観から、近代科学観へ、大転換をしたってことで、ものすごい転換期だったのだ。だから、これはこれで、すっごく立派なこと!)

近代科学は「法則」を研究する。法則こそが、「未知」だからだ。
しかし量子数理では固有状態の方を探すわけだし、「未知なもの」が、まるで逆になっちゃう。

原因(入力)と結果(出力)が一致しちゃうなんて、完全想定外。(笑)

これが「量子の世界」の原則。

そして、量子系の特徴は、

まず、答えを導きだすときに、データを置く位置が違う。
「計算式」が存在しない。
近代科学では、計算式(法則)を必死に考え出すのは人間だった。(量子系では、その必要がない。)

強いて言えば、作用素のデータの裏側に、見えない形で法則が存在しているのだそうだ。



なので、ニュートンの科学が当時、画期的な転換期だったように、量子系も、近代科学から「次世代」へと、大きく転換期と言われているのだそうだよ。


では、なぜ、文系と結びつくのか?なぜ、抽象概念に近いのか?


モノとは違って、抽象概念ってのは、それが「原因」なのか「結果」なのかさえ、わからないことも多いよね。

そもそも「抽象概念」ってのは、多数の概念との関係性の強弱が生み出す「波」のようなもの。

さらに、それが物質の波動ではないって点でも、「量子」と似てる。

概念は、言語とは別物で、言語では表現しきれない、もっと広いものだよね?

たとえば、サッカーという概念、
サッカーと聞いて、何が頭に浮かぶ?

「ゴール」・「サポーター」・「ボール」などなど。

じゃ、今度は、ボールという概念は?

「投げる」・「野球」・「サッカー」・「ゴルフ」「球体」などなど。

「サッカー」からみると「ボール」は、その一部。
でも、「ボール」から見た場合には、「サッカー」が、その一部。

これが概念の特徴でモノとは違う点

もしも、モノならば、車を分解すればエンジンが出てくるけど、エンジンから車は出てこないもんね。


概念だからこそ、「AはBの部分」であると同時に「BもAの部分」である。
「Aの中にBが含まれる」と同時に「Bの中にAが含まれる」


と、いうような、やっかいな事がおこるわけで(笑)

これって、完全に、無限循環、まるでメビウスの輪状態。

まあ、フツウだったら、「こういうものは、まあ、こういうもんさ!」と、文系の人だったら、感覚で納得するっきゃないところでしょう。

しかし、ここで、量子力学系の数理を利用することで、無限循環を含んだ状態のまま、概念の構造を可視化することが、量子力学というわけだ!

ああ、まったく、もう、こうゆう表現て嫌だよなあ~。(←ただ、アホなだけ?)

無限循環を含んだ状態のまま、概念の構造を「見える化する」、つまり、誰にでもわかるように、くっきり、すっきり論理的にしてくことが、量子力学というわけだ!(←自分で言葉を変えてる。。。)

だからこそ、文系とも結びつき、さらに、それを発展させていける、今までの常識を覆す世界・学問ってことなんだと思う。

そもそも発想が、概念という、文系の発想に近いところから出てるってことだよね!

従来近代物理学だったら、必ずモノがあって、その状態があるって考え方だったのに、「状態だけでモノが無い」科学の世界を説明するってことだもんね~。

そうすると、たしかに、宗教やスピリチュアリズムとも関連してくるのがわかるね。


 蜂と神さま

  蜂はお花のなかに、

  お花はお庭のなかに、

  お庭は土塀のなかに、

  土塀は町のなかに、

  町は日本のなかに、

  日本は世界のなかに、

  世界は神さまのなかに。

  そうして、そうして、神さまは、
  小ちゃな蜂のなかに。


うん!まさに、これ! 量子力学的発想じゃない?

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No title

GINGETSU様

こんばんは。いや〜〜、凄いです!
本当にGINGETSU様の探究心と理解能力には驚きます@@

私の超シンプルな脳ミソには???マークだらけなのですが
なんとなく分かったのは、「あるけどない、ないけどある」という
概念です。

でもそれって本当にスピリチュアルや宗教の世界もそうですよね。

そして今回のGINGETSU様の主旨とは関係ないですが
「波動性=状態の性質」という言葉を知り、なんかすご〜く
腑に落ちました。

それを私たちは最も強く感じ取り現実がつくられていく気がします。

・・・とするとたとえ現実は色々あろうとも、まずは自分の思いが
心地よい状態の性質であることが大事ですね。

勿論、私の苦手な「無理矢理ポジティブ思考」ではなく・・・^^。

せっかく超高度な理系内容なのに、こうして単純な文系解釈を
してしまいすみませんm(_ _)m

でもなんだか思いの性質の大切さを勝手に理解させてもらえ、すごく
勉強になりました。
ありがとうございました。





Re: No title

fumiさん

私も、物理学のことはわかってませんよ~!
だから、自分の頭を整理するために、書いたようなもんです(笑)

私も、同じようなもので・・ちゃんとわかったことは、
「モノが無い場合でも、状態だけが存在する」「それは波動のようなもの」
それを解明するには、「まず結果を受け止めて、結果から出発する」「計算式からは導き出せない」ってことくらいかな(笑)

でも、それだけでも、私的には、十分納得できたカンジです。(←ほんとかよ!)
なーんだ!、理系の世界でも、同じようなもんじゃないか~!と(笑)

そういえば、死者からケイタイで電話がかかってきたこととか・・ああ、やっぱ、電子レベルには張り込めるからか~!と。だから、一見、不思議現象も、ちゃんとあるってことだし、やっぱ、概念とか思いってのは、大切なんだなあ!・・・と、まるっきり、文系解釈で納得してます!!

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gingetsu2010

Author:gingetsu2010
アリゾナ州セドナにて、アクセサリー工房Alizona*銀の月*をオープンしてる銀月です!

日々の生活や体験の中から、社会のこと、スピリチュアルなことなど・・思いつくままに書きつらねてます。

皆様にも「スピリチャアルの意味」「生きる意味」を感じて頂けたら、幸いです!☆

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