【解説】量子力学って何？③「存在」とは何か？量子力学の奇妙な現象【量子トンネル効果】

■次動画■
量子力学って何？① • 【解説】量子力学って何？①奇妙な実験 なぜ「...
量子力学って何？② • 【解説】量子力学って何？②波動関数の謎と確率...
量子力学って何？③ • 【解説】量子力学って何？③「存在」とは何か？...
量子力学って何？④ • 【解説】量子力学って何？④「確定」の限界 不...
量子力学って何？⑤ • 【解説】量子力学って何？⑤「観測」とは？すべ...
量子力学って何？⑥ • 【解説】量子力学って何？⑥ 量子もつれとベル...
量子力学って何？⑦ • 【解説】量子力学って何？⑦ シュレーディンガ...
量子力学って何？⑧ • 【解説】量子力学って何？⑧方程式が導く「原子...
今回は、名前だけならみんな一度は聞いたことがある「量子力学」のお話をしていきたいと思います！
量子力学は、れっきとした物理学のいち学問なわけですが、そこから導ける内容が、普段生活するなかの一般的な感覚とは相容れない内容になりがちなので、
SF、オカルト、スピリチュアルといったイメージをお持ちの方もいるのではないかと思います。
パート3は、量子力学の奇妙な現象「量子トンネル効果」をお話しします
■目次
00:00 量子力学ってなに？
00:34 シュレーディンガー方程式とコペンハーゲン解釈
01:40 波動関数の時間発展
03:04 波の性質
03:50 波動関数がなにかとぶつかったら？
04:26 量子トンネル効果
06:29 古典的な解釈
07:51 トランジスタと量子トンネル効果
11:04 トンネルダイオード
11:40 私も壁を抜けられる？
13:51 次回 波動関数と演算子
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#量子力学 #解説 #科学 #量子トンネル効果 #波動関数 #コペンハーゲン解釈

[@CGBeginner]

量子力学って何？① kzbin.info/www/bejne/eYCrkpt8rrKssMU 量子力学って何？② kzbin.info/www/bejne/ZqqVYp2Dqa-GrbM 量子力学って何？③ kzbin.info/www/bejne/pX3Uiamdp9mgmaM 量子力学って何？④ kzbin.info/www/bejne/iXOqeqWEg7qlpKM 量子力学って何？⑤ kzbin.info/www/bejne/rJLUfp9vpJiZg80 量子力学って何？⑥ kzbin.info/www/bejne/qpulc6Gwjtl8p5o 量子力学って何？⑦ kzbin.info/www/bejne/ipzGeXydnZWYi9k 量子力学って何？⑧ kzbin.info/www/bejne/h6ecY5V9m7d3nq8

[@megalopolis4]

よくこんな難しい話を素人にもわかるように説明できるなぁ。すごい…

[@CGBeginner]

結構時間かけて作ってるので、動画構成には自信あります！

[@isidakazu]

マジでこの人の動画を少なくとも高校生までに見てたら確実に物理系に進学してたと思う。 それくらいわかりやすいし面白い。何より話の構成がうますぎる...

[@user-yoshi_yoshi]

面白かったです！！！！最高！！！！

[@user-gj5wv1yr4g]

すっっっっっっっっごい面白かったです！

[@mosmac0141]

とても面白い 方程式の内容がわからなくてもわかりやすい！

[@tsurugi3416]

④があるってこと！？ KZbinで一番わかりやすく品質高く量子力学を解説しているのでは 安っぽいKZbinrにありがちな邪魔なノイズが一切ない

[@CGBeginner]

パート④は近日公開です！

[@kyotgw5679]

例えがすごいわかりやすい。

[@user-nc2xc1dl5g]

1.2.3見入っちゃいました 4楽しみです

[@syu0614]

オッペンハイマー視聴後に来ました。すごく分かりやすい

[@user-re9ry3xh1h]

ボールが壁を通り抜ける確率が想像してたよりも遥かに低かったww 今回の動画も面白かったです

[@CGBeginner]

僕も計算していて、想像よりも低い結果で感心してしまいました！ ボールが壁をしょっちゅう抜けちゃう世界は、それはそれで楽しそうですけどね！

[@thideo1979]

やっ、素晴らしい　言葉の置き換えと噛み砕き方が見事！恋愛にも応用出来そう。

[@maeta29]

情報にも質量があり、エネルギーや質量と同様に実は等価なのでは？という話を思い出しました。 情報を操作する事で物理法則をまるで魔法のように操るという SFでよくありがちな事が実際に可能だったりするのかな～

[@groovemaker79]

凄く分かりやすくて面白かったので夜中３時まで見入ってしまった（笑）

[@takagoody410]

波動関数がポテンシャルの壁を越えるというのがよくわかりません。エネルギーが壁に当たった時に壁が少し振動して壁の向こう側にエネルギーが伝わるということに似ているのでしょうか？

[@user-xf9ny8qf3s]

配線の間隔を狭くすればリーク電流が増えるのは避けられないので、 配線を3次元的にして距離を稼ぐことでリーク電流を減らしつつ集積する、という方法を取るみたいですね。

[@CGBeginner]

10nmプロセスを超えたくらいから、立体化の方向になってるようですね。 まだまだ何とかなりそうです。

[@yuuki360]

コンドームつけてるのに妊娠した場合、量子トンネル効果が起きた可能性があるってこと？

[@user-vf4fd8mx4t]

やめなさい！　👍はしとくけど！

[@CGBeginner]

精子一つあたりの質量0.0000000625g、壁の長さ0.01mmとすると、トンネル確率は約10^(5.9*10^10)分の1になります。ゼロではないですよ。

[@user-cr1hk7nk6s]

的外れな質問かもしれませんが、演算子Hは線形性があるんでしょうか？あるとすればエネルギーはHの固有値、波動関数は固有ベクトルとして簡単に導出できそうな気がするんですがどうでしょうか？

[@CGBeginner]

線形性ありますので、おっしゃる通り固有値問題として解けます。 また、固有値であるエネルギーは、我々が観測できる量なので実数である必要があり、そのため演算子はエルミート行列であることが求められます。 ただし、現実として電子の波動関数を簡単に求められるかというと、少し問題があり、電子が一つしかない水素原子については厳密に波動関数を求められますが、 ヘリウム原子については、2電子あるため、三体問題となり厳密には解けなくなります。

[@user-od6dr9ky2b]

素人が横槍入れて恐縮ですが、 13:40 630兆年÷138億年≒46000 ですね。 いやそれでも凄いけども。

[@koutasegawa155]

この動画では、壁の向こうだけでなく、壁の中にも存在確率が染み出していますが、何回か実験して壁の中で観測された場合、エネルギーはどうなるのですか？ 持ち得ないはずの高いポテンシャルエネルギーを持つわけですから、その元となるエネルギー源の値が負になるのですか？それとも、エネルギー保存則が破られるのですか？

[@CGBeginner]

エネルギー保存則は破れません。系全体ではエネルギーが保存されるはずなので、そこにかかわったほかの何かからエネルギーを奪ってくるということになります。 東北大学の量子物理学の専門家の方が書かれた下記記事を参考にしていただければと思います。 mhotta.hatenablog.com/entry/2014/04/28/194922

[@koutasegawa155]

@@CGBeginner 読んできました、「観測」というのは、観測機器と量子の相互作用と捉えても問題ないですか？ もしそうなら、壁で観測するのに必要なエネルギーが、系の全ての量子のエネルギーを足しても足りない時、壁の上にある時には収束しないという事ですか？

[@CGBeginner]

エネルギー的に現れようがない場所では観測されない、というのであっていると思います！

[@sharadagglml]

シュレティンガさんが「すごい式ができたかもしれない！」ってアインシュタインさんに見せたら「ココちがくね？」って修正されたのって、この波動関数とやらでしたっけ？

[@user-kl7hd2vv3e]

トランジスタのゲートで「でも電流そこに流れないじゃん」とずっとモヤモヤしてたけど あれトンネル効果.だったんか......

[@nyanco-sensei]

工口漫画とかである、アパートの上の階に住んでるお姉さんが、天井をすり抜けて自己発電中の男に落ちてくるシーンって、量子力学的にはありえるってことだよねw (俺は何を言ってるんだ…)

[@CGBeginner]

可能性は「ゼロ」ではないですよ！

[@xiaolongli8279]

一句话形容量子力学，原子弹的爆炸场面，量子力学的特殊运用，就是观察你脑子里在想什么，发出怎样的爆炸场景

[@xiaolongli8279]

对于阴谋家来说，这可以成为现实，而现实中有阴谋家

[@user-or5fr4pw3c]

前に宝くじが当たる確率は、机に手を置いてすり抜ける確率と聞いたことがあったのですが、それはトンネル効果の話なのでしょうか？

[@CGBeginner]

たぶんトンネル効果のことだと思います！ ただ、手が机をすり抜ける確率と、僕が日本中のすべての宝くじで一等をとる確率だと後者のほうが圧倒的に高いです！

[@TM-ot6lx]

今回も画面に向かってブツブツ話しかけながら鑑賞してしまいました。 可能性は0ではない！ という精神論にも一応根拠があるということですね（0を書いて何兆年かかるかもであっても…笑）。

[@kamishibaiyasan]

壁をすり抜ける確率が、極めて低いといっても、それだけの年数壁にボールを、打ちつづけ無いと抜けられないというのは、違うのでは。確率ゼロでない以上、次の1回で抜ける可能性もあるし、10回続けて抜ける可能性も有り得るということですよね。もちろん10の10の23乗乗回続けても全く抜けない可能性もある。 絶対なんて無いって事かな。

[@CGBeginner]

コメントありがとうございます。 確率というのは、平均の試行回数なわけなので、1回目で超ラッキーですり抜ける可能性ももちろんあります。 でも、動画でも触れているように、宇宙が誕生してから終焉するまで試行したとしても、平均的には到底すり抜けることはできません。 動画ではさらっと流していますが、確率を「数字で書き下すだけ」で630兆年かかるわけですからね。 "10000"とペンで書くのに、3秒もかかりませんよね？でも実際に10000回トライしようとしたら、3秒以上時間が必要です。 「書き下すだけ」で630兆年かかるものを、実際に試行することを考えると、宇宙規模で考えても、この宇宙が存在する間に達成されることは到底ないといえます。 もちろん、それも全部踏まえたうえで、一発で成功するという超ラッキーは確かにあり得ないわけではないですけどね。 年末ジャンボ宝くじの1等当選確率は、2×10の7乗分の1です。 100回連続で年末ジャンボ宝くじが1等当選する確率は、2^100 * 10^70 = 約10の100乗分の1です。 10の100乗は、10000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000、 ゼロが100個です。書き下すのに20秒くらいしかかかりませんよね。 もし壁のすり抜けが超ラッキーで起こるような世界であれば、僕がジャンボ宝くじに当選し続けるのなんか、毎日のように起こることということになります。

[@user-io3tp5jd9d]

物質と物質の最小単位が本質的に同じもので、かつ確率上の存在ならそれは偶像としての実体を持たない数学のようですね… だからシミュレーション仮説とかあるのですね あぁ頭がくらくらしてきたw

[@CGBeginner]

そもそも実体とはなにか？という問いに目を向けると、哲学になりますね。

[@user-io3tp5jd9d]

@@CGBeginner 人間の「眼」というものの限界があるんでしょうね… いつか真実を見られる眼を手に入れることはできるのでしょうか

[@HM-kc4ky]

つまり世界は情報で俺たちは演算機械ってことだね！？

[@ryoozoo]

シュレディンガー方程式のグラフをみて太極拳を思い出しました。 太極拳は虚と実が同時に存在しながら、全体として水のように動いていく動作だからです。 いつもおもしろい動画をありがとうございます！

[@Poker_Magic]

授業で講義できるレベルなのでは？

[@CGBeginner]

いや～、高校生レベルならいけますが、それ以上となると、足りてないと思います！

[@penta2573]

ポテンシャルの壁が何なのかよくわからなかった...

[@CGBeginner]

例えば、ものすっごい強い磁石で閉じられてる扉を考えてみてください その先に行くためには、その磁石の力よりも強い力で扉を押す必要があります そんなイメージです。量子はたまに、その扉を開ける力を持っていないのに、扉の奥にいってしまう可能性があるということです。

[@user-sd6lf7cd6q]

すみません。大変申し訳ありませんが、10の23乗個のゼロと0が23個連なる事の違いを解りやすくご教授頂けないでしょうか。

[@p0utan]

1の後に「0が23個」と「0が100000000000000000000000個」の違いです

[@CGBeginner]

23と100000000000000000000000はどっちが大きいですか？と考えてみましょう！

[@user-sd6lf7cd6q]

ああ！思い違いしてました。10を23回掛けるのと、10を10の23乗回掛ける違いですね。理解しました。有難うございます。

[@wildriver3087]

興味深いのはたとえ低確率でもボールが壁を抜ける瞬間はあるということですねよね。 これが0と果てしない低確率でもゼロではないのとでは ワクワク感が違いますね

[@user-jk7qr3tl2k]

たてはまさん、本出して下さい

[@CGBeginner]

いや～、似たような本はいっぱいありますからね・・・ Kindle本なら、売れるかな？

[@user-jk7qr3tl2k]

インターステラー、テネットなど、映画の内容と物理的な説明がとても面白かったので文字で読みたいと前から思ってました

[@_newby_geek7219]

トンネル効果でハルヒを思い出した （まあ、ネタなのか、ずいぶんと高い確率が書いてあったけれど）

[@CGBeginner]

SFの世界なら確率は可変です！

[@atodekimeru]

よく分かりませんでした

[@TakumA-js1yt]

tenet拗らせるとこうなるのか

[@user-iw3nf3kq4u]

壁をすり抜ける確率よりパチンコ勝てる確率の方が高いからマルハン行ってきまーす！

[@mandamnippon1]

9次元での現象を3次元で解釈しようとするから量子力学のような不確実性という結論になるのでは、と思ってしまいます。3次元のフィルターを通してではなく直接に9次元での現象として計算できるようになれば、アインシュタインが指摘するように誰もサイコロを振ることはなくなると信じます。そしてその方法を解く鍵は、グリッド平面、グリッド空間にあると考えています。イメージとしては現在の量子力学は相対性理論が出る前までのニュートン力学なのだと思います。

[@PetiteYuririn]

トンネル…数10億個…630兆年…

[@ilabotakeda]

演算子とか、物理学が訳わかんない話になってしまったんだけど、今のコンピュータで考えると、これは「関数(Function)」なんだよね。 要は1つの数に「特定の関数」を働かせればいいって事。そして空間全体にそれを行う。それが「場の理論」。 今の言葉で言い換えるとめちゃめちゃ分かりやすくなるよ😂😂😂

[@user-ri1dx6zt1e]

ゲームのすり抜けバグみたいな感じかな。知らんけど。

[@CGBeginner]

ゲームの世界は、プログラムがその世界のルールで、プログラムに沿って処理が進んだ結果、たとえば丸め誤差とかの蓄積で壁を越えちゃった、なら、それはその世界で起こる実際の現象ですよね。そう考えると、量子力学がこの世界のルールであって、そのルールに沿った挙動をした結果壁を超えるのが量子トンネル効果なので、共通点はあるんじゃないかなと、ぼんやり考えました！

[@s08095705725]

前もコメしましたがローカット入れてます？声がモゴモゴしてとても聞きにくいです。耳疲れします。ノーマライズしてください

[@CGBeginner]

100Hz以下はカットしてますよ！視聴環境を教えていただいていいですか？