量子力学を歴史の順番で教えるのはもうやめよう

Masahiro Hotta @hottaqu

粒子に波が伴っていて、その運動量と波長のドブロイの関係から、シュレディンガー方程式を導くという、百害あって一利なしの論法は、21世紀の教科書にはもう要らないとおもう。 twitter.com/hottaqu/status…

Masahiro Hotta @hottaqu

前世紀の量子力学の教科書には、粒子と波動の双対性の理解の間違いや誤解が随分あった。これも21世紀の量子力学の教科書では、きちんと修正されていくだろうとは思うのだけど。結局電子などの「波動性」とは、状態の線形重ね合わせからくる干渉効果を指しているだけ。電子が波になってるわけではない。

2020-06-01 05:38:43

Masahiro Hotta @hottaqu

そもそも論法として酷い話であって、ψ(x)は物理的な波動だと最初は言いながら、多粒子系になるとψ(x1,x2,..,xN)となるので実際の波動ではないと、ちゃぶ台返し。学ぶ物理学徒を振り回すだけの悪い導入でしかない。

Masahiro Hotta @hottaqu

小澤の不等式で有名な小澤正直さんの、量子力学の公理に理想測定を入れたくない理由は、点粒子系の位置演算子Xや運動量演算子Pに対しての理想測定が概念として微妙だからと聞いた記憶がある。

Masahiro Hotta @hottaqu

粒子のシュレディンガー方程式は、相対論の立場から見ても近似に過ぎない。もっと酷いのは、位置の理想測定とかも実験領域で妥当な程度の近似概念だったりする。だから歴史の順序で一生懸命シュレ方程式を勉強しても、その後で何回もちゃぶ台返しを物理学徒は受けて、まいってしまうのだ。

Masahiro Hotta @hottaqu

量子力学草創期の歴史順に沿って、量子力学を教えるのはもう止めにしましょうよ！（机をドン）

SHIMOMURA Takuji @SHIMOMURATakuji

@hottaqu 干渉効果がかつてひとつだった電子が分かれて再度ひとつになった時に起こる現象でしたら、分かれた後、再びひとつになるまでは干渉効果は起きていないのでしょうか？

Masahiro Hotta @hottaqu

@SHIMOMURATakuji ひとつの電子が割れてふたつになるわけではないので、その問いかけは表現として正確ではありません。ただ２つの経路が合流する前に電子を測っても、干渉効果はおっしゃるとおり起きません。

闇のapj @apj

@hottaqu 全く同意で、量子ネイティブになるには小小トウが立ちすぎてる年齢ですが目指したいところです。というか、実験してて量子ネイティブで理論やら何やらを組み直さないと先に進めないという実感はあるので、何から始めたものかと……。量子情報だと系がきれいすぎて少々遠いんですよねえ。

Masahiro Hotta @hottaqu

@apj 精度の高い実験もどんどんできるようになった時代ですし、化学でも量子が本格化しだした感じでしょうか。多くの分野で、様々な世代の量子ネイティブが登場すべき時期でしょうね。

Masahiro Hotta @hottaqu

すくなくとも、量子力学を正しく理解するために、古典の理論を知っている必要は、全くありません。

Masahiro Hotta @hottaqu

質問「量子力学、何を考えてて、何を求めてんのかがわかんない」 回答「位置も運動量も決まっている粒子のような局所的な実在は存在しないことが実験で分かったので、そういう実在が決して出てこない理論を考えててて、実験で計測できる観測値の出現確率を求めるのが、量子力学。」

Masahiro Hotta @hottaqu

量子力学は、自分が見ている世界の舞台裏に連れて行ってくれるツアーガイドなので、その舞台裏ではなんでも目に見えると思わないほうがよいです。あらゆるものが創発してくる「源」に触れに行くのだから、日常のありふれたベタベタなものの見方で、それを理解できるわけがないです。

Masahiro Hotta @hottaqu

例えば阪大の藤井さんはアルゴリズムの観点から古典と量子の境界を攻める利点をずっと昔から強調されていた。量子ネイティブは狭く定義する必要はなく、量子力学をもっと理解したい、また歴史や局所実在などに縛られた迷信を超えて、正確な量子的な直観が効くこれからの時代の研究者群を指している。

Masahiro Hotta @hottaqu

アルゴリズム学徒だけでなく、物理学徒はみんな量子ネイティブになって欲しいもの。それが21世紀という時代なのだから。

Masahiro Hotta @hottaqu

ちなみに量子力学そのものが情報理論の一種なので、アルゴリズム専攻の情報学科とか、モノや現象を対象とする物理学科とか、そういう区分はこの時代にはもう不必要。そういう下らない学問におけるセクショナリズムは、前世紀に捨ててきたほうが良い。

Masahiro Hotta @hottaqu

日常のありふれたベタベタのものの見方を軽々と超えていけるのが、21世紀の量子ネイティブです。物理学徒のみなさんは、前世紀の教科書の呪いから解放されて、真正の量子ネイティブを目指しましょう。

Masahiro Hotta @hottaqu

古典の理論をよく理解してれば、量子力学の古典領域がよくわかるというのは、本当。しかし量子力学そのものを正しく理解するのには、むしろ古典の理論にしか適用できない思い込みや直観が足を引っ張る。量子ネイティブとなる物理学徒は、まずは量子力学から入り、後で古典の理論を近似として学ぶべき。

Masahiro Hotta @hottaqu

たとえば古典電磁気学における点粒子の加速運動からの輻射公式をいくら詳しく知っていても、量子効果が輻射を抑制する現象はよくあること。原子の安定性も、その１つなのだし。原子や分子は量子力学で学んでから、古典近似が妥当なパラメータ領域がどのあたりかを知っておくべきなのだろうと思う。

namatameuraura @namatameuraura

@hottaqu ファインマンとＪＪSAKURAIで勉強した身なので早く先生のご著書を読んで最新の考え方にどっぷりつかって自分の古い量子力学像をブラッシュアップしたいです。

Masahiro Hotta @hottaqu

@namatameuraura ありがとうございます。頑張ります。

jiro @jiroshiba

@hottaqu @namatameuraura 久保亮五先生の講義でボームを読んだロートルですが、たのしみに待っています

Masahiro Hotta @hottaqu

@jiroshiba @namatameuraura ありがとうございます。

Masahiro Hotta @hottaqu

「自然界が物理法則に支配されている」ということと、「物理法則を人間が理解できる」ということの、ギャップの問題なのだろうとおもいます。 twitter.com/physics303/sta…

yudai.jl @physics303

「宇宙の森羅万象は、人類が知る限り、一般相対性論と場の量子論という、たった二つの法則に支配されている」 という主張を観測したんだけど、素朴にこの主張には違和感がある。例えば、水→氷の相転移とかは、一般相対論や場の量子論だけじゃ議論できないんじゃないかな。

2020-03-01 21:45:24