量子力学のゆらぎと人間

 僕は大学で物理を専攻していたわけでもなんでもないので、学問としてのちゃんとした知識があるわけでは到底ありませんが、物理が好きだったので、量子力学というものを知った時は、なかなか衝撃的でした。

 高校レベルまでの物理は、古典力学です。いわゆる、ニュートン力学ですね。
 ニュートン力学では、あらゆる物理現象には原因があって、それが物理法則に基づいて必ず一定の結果へと帰結する、という考え方が基本で、僕もそれが不偏の大前提だと思っていました。

 アインシュタインの特殊相対性理論にしても、光が慣性系に依らず常に一定であるという「光速度不変の原理」は、慣性系を基本原理とするニュートン力学の相対性原理からすると衝撃的でしたが、それでも、一つの原理に基づいて常に一定の解が得られる、という構造に変わりはありません。

 しかし、量子力学では、一つの作用が必ずしも同じ結果にはならないという、「ゆらぎ」があるのです。
 それは、原子を構成する電子の運動は一定ではなく、確率的にしかその位置を特定できないからです。
 これは、それまでの物理学の観点からすると、違和感ありまくりです。
 たとえるなら、1と1を足したら2になるのは絶対的な原理のはずなのに、それが時によって2になったり3になったりしたのでは、おかしなことになります。
 アインシュタインも、「神はサイコロをふらない」という有名な言葉にあるように、常に一定の解にならない確率論的な量子力学には懐疑的だったそうです。

 この「サイコロ」というのは僕も曲者に感じていて、僕自身、数学の中で「確率」については、すごく曖昧な感じがして、あまり好きではありませんでした。

 何故なら、通常の物理現象は、同一条件下であれば、常に同じ解になり、それは、自然界で現実に発生することとスムーズに合致します。もし、異なる解になったとしたら、そこには必ず何らかの別の原因が介在していると考えます。

 しかし、確率というものは、例えば、サイコロをふったら六分の一の確率で一が出る、というものですが、それはあくまで確率に過ぎず、一が連続することもあれば、十回ふっても一度も出てない目が発生することがあります。
 
もちろんそれは、実施回数を増やすことでその誤差は小さくなり、何百回・何千回とサイコロを振れば、実際にその確率に近い結果になり、それが統計学でもあります。

 でも、現実世界に生きている側からすれば、確率はしょせん確率です。
 二階から落したリンゴが、時によって落ちたり落ちなかったりなんてことはあり得ないように、「結果」がぶれることを前提していること自体が、理論として馴染めませんでした。
 何故なら、サイコロの目が時によってばらつくのも、あくまで体感的な結果論であり、人間が手に取って触れるレベルという大きな物質を操作して行っているためにそう感じるだけで、もし、全く同じ高さから同じ角度・同じエネルギーでサイコロを投じたならば、同じ目が出るはずで、アインシュタインも、不規則な結果をもたらす物理現象というのは、あくまで人間の知恵がその原理・法則を発見出来ていないだけ、と考えていました。

 もちろん、複雑なデータを分析をする時に多変量解析なんかをしてみると、なかなか良いデータが取れたりするので、実社会における実用性という点では有用性があり、確率や統計を否定しているわけではないのですが、1に2を足したら3になる、というような、明快な論理展開にはならないことが、あまり好きにはなれませんでした。

 しかしそこに量子力学は、古典力学とは根本的に考え方が違い、その確率的な「ゆらぎ」を前提としています。
 
確率嫌いの僕としては、最初は微妙なように感じましたが、その理論を知ると、むしろ非常にすんなりと受け入れられました。

 もし、世の中が全て古典力学で説明がつくとするならば、行き着くところ「決定論」になってしまいます。
 
例えば、人間も所詮は原子という固有の粒子の集合体であり、その思考も、物理的に突き詰めると電気信号でしかないとします。
 そうなると、全ての現象・反応は、物理法則に基づいて全ての変化の道筋は決まっており、それを突き詰めると、宇宙が誕生した時から終わりまで、全ては物理法則通りに必然的にしか変化せず、そこに判断や偶然といった余地は一切介在し得ないことになります。

 もちろん、その変化のプロセスはあまりにも膨大かつ複雑過ぎるため、それらを全て把握し予測することは不可能ですが、物理的真理としては、この世の何もかも、全ては物理現象のプロセスとして決まっている、と思ってしまったら、人間の努力もなにも、無意味のように感じてしまいます。

 しかし、量子力学では、原子核の周りを運動している電子には、素粒子でありながら波動の性質をもち、その軌道は一定の軌道を円運動するようなものではないため、その電子の状態によってに作用の結果が変わるというのです。
 
電子の状態は決まっておらず、例えるならば、電子が今は右にいる、今は左にいる、ではなく、右と左の両方の状態の性質を持ち、観測した時点ではじめて、その右なのか左なのかが確定します。
 その時々によって異なるその瞬間だけを取り出せば結果は決まりますが、
それは結果論であり、それを事前に特定しようとしても、確率的にしか特定できないのです。

 これは、すごい発見です。

 単にサイコロをふる、というような曖昧な現象だけをとらえた確率ではなく、電子の状態という、特定は出来ないが明確な原理に基づく「ゆらぎ」なので、非常に納得性が高いのです。
 ひとつの物質が右と左に同時に存在するなんてのはおかしな話で、アインシュタインは、そうした電子の状態についても、人間の科学で解明されていないだけで、必ず状態の法則が隠されていると考えたようですが、様々な実験により、現時点では電子の状態には法則性がなく、観測されるまでは右も左も同時に共有した存在であることが証明されています。

 僕は、こうした変化する「状態」を認めることは、世の中の変化の可能性を認めることであり、人間の可能性の証明でもあるように感じたのです。
 
飛躍しすぎかも知れませんが、科学というものは、ともすると、理論的に解明すればするほど、納得性は高くとも味気ないものになりがちなところ、量子力学のように、「状態」によって様々な結果の違いを生まれるということが、もしかすると人間の思考や感情の本質がそこにあるのかも知れない…と思ったわけです。

 それで、ちょっと調べてみると、やはり同じように考えた人はゴマンといるようで、量子力学から人間の感情や精神世界に結びつけて考察した研究や本が沢山出ていました。

 確かに、異なる状態が同時に存在するというのは物理的には矛盾した感じがしますが、そうした状態の存在とは、まさに「人間の心」そのものではないでしょうか。
 人間の心には、いくつもの異なる状態が同時に存在し、外部から観測される、すなわち何か・誰かからの働きかけによって、はじめて一つの行動、すなわち状態の結果になるわけですから、人間の心自体が、量子的な存在です。

 科学と精神世界とのリンクは、古くはギリシア哲学の時代から考えられてきた営みですが、今の時代でもなお解明しきれず奥深いのが面白いです。

 

 


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