東京工科大学 メディア学部 ブログ

今日8月12日は、物理学者エルヴィン・シュレディンガーの誕生日です。

シュレディンガーと言えば、有名な思考実験の猫を思い出すかもしれませんが、最大の業績はシュレディンガー方程式です。

電子のようなレベルの非常に微細な粒子は量子として扱われ、シュレディンガー方程式は、そのふるまいを波動関数として記述します。

量子は波のような性質を持つということなのですが、それだけでなく、
逆に、波であると考えられていた光などが粒子である量子としてふるまうことも観察されました。
粒子を表す方程式の結果を波として解釈することを量子化と呼びます。
波でもあり、粒子でもあることが、物理的な基本単位である量子の本質であることがわかっています。

量子の位置と運動量を同時に正確に測ることはできず、それは不確定性原理と呼ばれます。
また、その前提にある量子状態の重ね合わせという性質がが猫の思考実験につながります。

ところで、量子物理学とは少し異なりますが、デジタル技術でも量子化があります。
こちらは、アナログつまり連続なものを、飛び飛びの値で数値化することを言います。

このとき、どのくらいの細かさで数値化するかによって、元のアナログ量の再現性とデータ量が変わってきます。
ここで不確定性原理に似た関係が成り立ちます。詳細まで残そうとすると多くのデータ量が必要になるわけです。

このように、もとの理由こそ異なりますが、量子物理とデジタル技術には、似たような考え方があり、それを手がかりにして理解が深まる面があるのです。
みなさんの学んでいることの中にもこうしたことがらはあるはずなので、意識すると少し勉強がラクになるかもしれません。

（メディア学部　小林克正）