量子力学と多世界解釈について解説するよ。

量子力学は物理学のちょっと変わったいとこみたいなもんだ。周りのすべてを構成する小さな粒子に深く入り込む。古典物理学が毎朝ジョギングする落ち着いた男なら、量子力学はパジャマで登場して現実を分けたと主張し、サイコロを振って決断するような存在だ。

#ヒュー・エヴェレットの登場

1950年代、ヒュー・エヴェレットっていう人が量子力学について大胆なアイデアを持ち出して、いくつかの奇妙な側面を理解しようとした。彼の考え、相対状態の量子力学の定式化って呼ばれるやつは、何かを測定するとき、宇宙は単一の結果を提供するんじゃなくて、すべての可能な結果がそれぞれの現実のバージョンとして存在するって言った。まるでスプリットスクリーンのテレビ番組みたいで、各チャンネルがエピソードの違う結末を持ってるみたいな感じ。

#大きなアイデア：多世界解釈

エヴェレットのアイデアは、多世界解釈と呼ばれるものにつながった。もし選択するたびに宇宙が違ったバージョンに分かれるとしたらどうだろう？ピザを選んだけど、別のところでは寿司を選んでる。別の世界では、そもそも食べ物を注文せず、メニューを見つめてるだけかもしれない。

#疑念

その魅力にもかかわらず、多くの物理学者はエヴェレットのアイデアに首をかしげた。実世界の実験でこの理論をテストするのは難しいと懸念したからだ。正直、ライフジャケットなしでマルチバースの深いところに飛び込むのは誰だって嫌だよね。主な不満は、エヴェレットの理論は面白いけど、物理学の実験の大多数にうまく適合しなかったこと。それは、四角いペグを丸い穴に押し込もうとするようなもので、うまくいかなかったんだ。

#良い観測の奇妙な要件

エヴェレットの定式化の中で重要なポイントの一つは「良い観測」の概念だ。彼によると、観測がカウントされるためには厳しい基準を満たさなければならない。観測しているものは測定中に変わらなければならないが、これは魔法使いが帽子をテーブルから動かさずにウサギを引き出すことができると言っているようなもんだ。

#良い観測の問題

良い観測の要件はちょっと厄介な状況を生む。現実の世界でのほとんどの物理的観測には変化や相互作用が関わっている。何かを見ているとき、それはどんな形であれ変わる。だから、観測が変化なしで行われなければならないとしたら、多くの科学的実験はうまくいかないことになる。

#素晴らしいが欠陥のある例

エヴェレットは彼の理論を示すために数学的な例を提供した。彼は簡単なモデルを使って、測定がどのように機能するかを示し、すべてが測定される物体の状態を変えずに起こることができると主張した。これは完璧に物事が進む場合に限って成り立つもので、物理学の世界ではユニコーンを自分の庭で見つけるような珍しい出来事だと気づくまでだ。

#現実を求めて

一貫した説明を求める中で、エヴェレットは理論的な枠組みを作り出したが、数学的には優雅でも現実を正確に反映していなかった。多くの実験は粒子が相互作用し、状態を変えることを示しており、これが彼の観測中に変わらないという考えと矛盾している。

#観測者効果

もう一つ加えると、「観測者効果」というやつだ。簡単に言うと、何かを観察することでそれを変えちゃうってこと。例えば、やかんが沸いているのを見ているとき、その沸き方は見ていないときとは違う。でもエヴェレットによれば、この変化は良い観測の間に起こるべきじゃないから、観測者効果は彼の理論にとってちょっと厄介になる。

#これからの課題

エヴェレットの定式化にはいくつかの顕著な障害がある。彼は宇宙のすべての粒子を説明する単一の波関数が存在すると仮定しているけど、このアプローチは我々が観察してきた実験物理学とは合っていない。まるで一冊の本がすべての図書館のすべての物語を説明できると主張するようなもので、ちょっと欲張りすぎだ。

#測定の問題

エヴェレットの定式化における測定の考え方も問題だ。測定が物体の状態に変化をもたらさずに行われる可能性があると示唆している。これにより、化学反応や放射性崩壊など、多くの物理的プロセスが捉えられないことになる。まるで誰かが、インチしか測れない定規で月までの距離を測ろうとしているかのようだ。

#魔法のハミルトニアンの事例

魔法のハミルトニアンっていうのは、時間とともにエネルギーがどう変化するかを説明するために物理学で使われる用語だ。エヴェレットは、物体を変えずに相互作用できるハミルトニアンが存在するかのように示唆していたが、これは数え切れない実験で観察されてきた基本原則に反している。

#波紋効果

これらのアイデアの影響は池の波紋のように広がる。エヴェレットのアイデアをそのまま受け入れると、すべての可能な出来事がどこかのマルチバースに存在する可能性があるが、このことを裏付ける実証的な証拠はまだ見つかっていない。まるでレースのすべての馬に賭けて、結果に関係なく勝ったと主張しているようなもんだ。

#数学の再構築

その後、多くの物理学者がエヴェレットのアイデアを洗練させたり、置き換えたりする努力をしてきた。観察と測定の定義を、我々が日常的に見る実際の相互作用を考慮するように見直すべきだと提案する人もいる。ケーキが膨らまないときにレシピを再確認するようなもんだ。

#RSQMに希望はあるのか？

エヴェレットの相対状態定式化を救済できるのかという疑問が浮かぶ。良い観測の厳しい要件がなければ、その範囲を広げることができるかもしれないと主張する人もいるが、多くの人にとって傷は深すぎる。彼らが見る理論は、我々の現実に合わない過度に厳しい定義に縛られている。

#測定のない世界

測定が変化を生まない世界を想像してみて。ちょっと魅力的に聞こえるけど、宇宙を観察する基本的な性質を否定していることに気づくと、ちょっと残念になる。測定が変化につながらなければ、すべての科学実験は無意味になってしまう。まるで材料なしでクッキーを焼こうとしているようなもんだ。

#結論：宙ぶらりんの理論

結局、エヴェレットの相対状態の量子力学の定式化は大胆な概念で、輝いてはいるけど、結局は足場を見つけるのに苦労している。多重現実についての魅力的なアイデアへの扉を開くけど、我々が住んでいる現実で変化し続ける宇宙と整合性を取るのが大きな問題にぶつかっている。

だから、量子力学の奇妙で風変わりな世界に飛び込むときは、ユーモアのセンスを忘れずに。マルチバースの生活にはアップダウンがあるし、無限の可能性がある世界でも、時には最もシンプルな答えが最も理にかなっていることがあるんだ。