質問: 粒子の存在確率について。 粒子の存在確率について。 量子力学は、粒子の存在は確率的だという前提のもとに成り立っていますが、 1、何故、存在が確率的だという結論に至ったのでしょうか? 2、存在が点滅しているような(超高速で、空間的にランダムに、出現したり消失したりしているような)イメージでいいのでしょうか?
回答: > 「量子力学が分かったと思ったら、それは量子力学が分かっていない証拠だ」 まあ、本質的に量子力学は「わかってはいけない」という制約があるので イメージはあくまでイメージ、 理解する上での補助でしかないということだと思います。 だから「わかりました!コペンハーゲン解釈が正解です!」 みたいなことは絶対にありえないと・・・ それを知った上で学ぶ量子力学は非常に気楽で、 しかも深遠な面白い学問だと思います。 > 物理学で量子論をやるひとは、「ある時刻にこのような確率分布だ」 > といいますが、化学で量子論が必要な人は > 「この時間にそこにある確率はこうだ」と表現すると聞いています。 その通りです。特に有機化学系は多くがそう表現しています。 「え?その2つってどこが違うの???」って感じです。 まあ、本質的にはもちろん変わらないわけですが。 あるいは前者に近い解釈として、分子を想像して、 その中の原子を想像して、その周りで波動関数を2乗すると 電子の存在確率を示す三次元ヒートマップができますが、 化学者はこれを「電子雲」と叙情的に呼んでいます。 そこで「ある状態で電子は90%の確率でこの電子雲に存在する」 みたいな解釈し、それ以上の詳細な位置については全く気にしません。 そういった電子雲(=確率分布)を用いて議論することも 量子化学では少なくありません。 > 1粒子について着目しているとして、 > その粒子自体がもつエネルギーは変わらないので、 > それぞれでの空間のエネルギーがそのまま存在確率になるから、 > 粒子が何回その空間に出現したのか、 > という風に捉えるのかな・・・と思ったんです。 細かいところはわかりませんが、 基本的にそのイメージで問題ないとおもいます。 少なくとも「集団平均」としては そういった感じで振る舞うことが知られています。 例えば二重スリット実験を考えれば判る通り、 「ある位置で何回観測されたか」 というのがそのまま確率振幅になります。なので 集団平均=時間平均のエルゴード仮説を信じる限り、 ある一粒子の時間平均をとった場合でも 「その時間内に何回その空間に出現したか」 といった感じでイメージするのは 恐らく的外れではないと思いますよ。 参考url:http://ja.wikipedia.org/wiki/%e4%ba%8c%e9%87%8d%e3%82%b9%e3%83%aa%e3%83%83%e3%83%88%e5%ae%9f%e9%a8%93