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沖縄復帰40周年。。。知的境界と情的境界。。。
昨日は、沖縄復帰の40周年。。。

領土という観点からすれば、北方領土問題、尖閣諸島問題、および竹島問題と重ねて考えてしまう。
また、基地問題は東日本大震災で発生したガレキ問題に重ねて考えてしまう。

海という自然の障壁・境界は、交通手段の発達に伴い、物理的にはその高さを減じているものの、歴史的背景や文化的背景といった情的・心的な境界概念は、物理的な境界概念が減じれば減じるほど、無意識のうちに高くなっているのかもしれない。

というよりも、端的には(物理的な)境界が消失したと知的に表在的に錯覚しているからこそ、情的・心的な境界を飛び越えて「共通認識が可能、共通の問題意識が可能」だと、双方共に、安易に、勝手に(知的に)妄想してしまうのかもしれない。

沖縄が本土に復帰したからこそ境界が消え去ったごとくに錯覚し、見えない心の境界を土足で越えて踏み荒らしているのかもしれない。。。

このことは、遠くない将来の問題として、しっかりと認識すべきことだろう。
表向きに大震災から復興した後、被災という歴史を背負っていかねばならない土地・海・人々と、そうでない土地・海・人々との関係について、将来的な状況に思いをはせるとき、否が応でも沖縄の現状とダブらせてしまう。。。

このまま沖縄の基地問題やガレキ問題が国内でしこりを残すようであれば、「震災後の復興完了」という宣言(境界概念の知的な撤廃)がなされたとき、情的な境界が勃興し、日本の将来に深い影を落とすことになるかもしれない。。。

アイデンティティを構成する重要な基盤として歴史的・情的・心的な差異を差異としてしっかりと認識し、共有不可能だからこそ、厳然とした境界概念として捉えたうえで、「乗り越えようとする」情的・心的な思いを持ち続けるだけのものが必要なのかもしれない。。。

そういった、情的・心的な思いの束を共通に持ち続けることのできる人々が、ボトムアップ的に共同社会を形成していくのだろう。。。

逆説的に言えば、そういった情的・心的な思いの束を共通に持つことのできない人々が、表向き(トップダウン的)に知的概念である「国民」とか「国家」とかいった概念にて縛られるとき、2005年のフランスで発生した暴動事件のような事態に陥るのだろう。。。

参照;フランスの暴動。。。そして日本。。。

はたして、日本の将来は如何に・・・
# by kisugi_jinen | 2012-05-16 05:05 | つれづれ。。。 | Trackback | Comments(0)
長谷川氏の中性子実験の論文。。。小澤の不等式。。。
小澤の不等式関連のリンクは谷村氏のサイトにまとめられている。
http://www.phys.cs.is.nagoya-u.ac.jp/~tanimura/uncertainty/Heisenberg-Ozawa.html
そこでも有料版へのリンクしかなかったのだが、
小澤氏ご本人のサイト
http://www.math.cm.is.nagoya-u.ac.jp/~ozawa/
からの「分野別主要論文」へのリンク
http://www.math.cm.is.nagoya-u.ac.jp/~ozawa/bunnyabetsushuyouronnbunn.html
の「理論物理学」の18番目のリストにダウンロードが有料だったNature physicsに並べて、無料でダウンロード可能なサイトのリンクが埋め込まれていた。
小澤先生、ありがとうございます。^^V)

Cornell University Library
lanl.arXiv.org > quant-ph > arXiv:1201.1833
http://xxx.lanl.gov/abs/1201.1833

上記からPDF、PostScript版をダウンロード可能である。
よく考えたら、以前お世話になった査読前のプレプリントを保存しているサーバである。なぜに検索をかけなかったのかと我ながら情けない。。。
PDF版への直リンクは
http://xxx.lanl.gov/pdf/1201.1833v1.pdf
になる。

これで日経サイエンスの記事で疑問だった「σ(標準偏差、ゆらぎ)」についての疑問が解決するかも知れない。。。

少なくとも、εとηの最大値が√2であることは明確に述べられていた。また、それぞれの理論式も記載されていた。
ε(A) = 2 sin(φ/2), η(B) = √2 cos φ
The values at φ = 0 are ε(A) = 0 and η(B) = √2
whereas the values at φ = π/2 are ε(A) = √2 and η(B) = 0


懸案のσが組み込まれた図はfig.5であるが、fig.4と比較すると、すでにσ(A)=σ(B)=1(定数)として処理されていることが一目瞭然である。
一体全体、なぜにそうなるのか?
これから、読み進めていくところである。(分かったら本投稿に追記していきます)


===2012/04/23 04:00 追記
図5では、
The two additional product-terms σ(A)η(B) (green) and ε(A)σ(B) (blue) in the new relation are plotted together with the theoretical predicted curves: ε(A)σ(B) = 2 sin(φ/2) and σ(A)η(B) = √2 cos φ.
とあり、
Appendix Bでの式(9)と式(10)から
ε(A)σ(B) = ε(A) = 2 sin(φ/2)
σ(A)η(B) = η(B) = √2 cos φ
で、あきらかにσ(A)=σ(B)=1(定数)になっている。

どうやら理論式の説明、Appendix Bと式(2):σ(A)とσ(B)についてのケナード(ロバートソン)の不等式の直下に記述のある
σ(A)2 = 〈ψ|A2|ψ〉-〈ψ|A|ψ〉2
から計算するようだ。
Appendix Bでは、
A=σx、B=σy
とあり、パウリ行列をそのまま代入するようである。
であれば、「定数」になるわけである。
観測時の状態にかかわらず、「ゆらぎ」が一定値になるというのは興味深い。
小澤氏がハイゼンベルグの暗黙裏の仮定とした
σ(A)≦ε(A)
にて、σ(A)が一定値の場合、ε(A)がゼロに近づくと
σ(A)>ε(A)
になりうるからである。

ただし、σ(A)はh/(4π)=ħ/2、すなわちプランク定数レベル(※後述)であろうから、ループ量子重力理論などの、「時空に最小単位がある」という理論からすれば、ハイゼンベルグの暗黙裏の仮定は破られることがないという結論にもなりかねないのだが。。。真相はいかに???

本来ならば「スピン(正確にはスピン角運動量)」だろうから、パウリ行列×ħ/2になると思うのだけれど。。。ざっくりと見ただけなので、時間があればトレースしてみたいところ。

というのは、図中にて「1」という値は、h/(4π)(=ħ/2)を単位として扱っているのだが、式の中で、とりわけ二つの組の掛け算の中で使用すると、1×1=1といった単純なミスを犯しそうで気持ちが悪い。
h/(4π)=ħ/2≠1であり、
ħ/2×ħ/2 = (ħ/2)2 ≠ ħ/2である。
h/(4π)=ħ/2<1であり、
ħ/2×ħ/2 = (ħ/2)2 < ħ/2である。

【1】σ(A)=σ(B)=1(定数)なのか?
【2】σ(A)=σ(B)=h/(4π)=ħ/2(定数)なのか?
【3】σ(A)=σ(B)=(ħ/2)1/2(定数)なのか?
掛け合わした値は
【1】σ(A)×σ(B)=1 > ħ/2
【2】σ(A)×σ(B)=(ħ/2)2 < ħ/2
【3】σ(A)×σ(B)=ħ/2 ≧ ħ/2
であり、
ケナード(ロバートソン)の不等式がなりたつのは【1】と【3】の場合のみである。

※このあたり、KEKでの説明
http://www.kek.jp/ja/NewsRoom/Highlights/20120223180000/
KEKトップ>ニュースルーム>ハイライト
「量子力学の基礎概念を見直す −ハイゼンベルクの不確定性原理の'破れ'と小澤の不等式− 2012年2月23日」
===>
実験で用いたスピンの場合には下限の値が(h/4π)2となる
<===
は「???」である。あきらかに【2】を想定している。
下限の値はh/(4π)(=ħ/2)の間違いではないのか?と思うからである。
小澤の不等式の下限はh/(4π)(=ħ/2)であって、その二乗値ではないからである。
===

※2012/5/4 11:00 追記
私の本記事についてのTwitterに谷村先生が答えてくださいました。(感謝!!)
時間の関係でとりあえずリンクと内容を貼り付けておきます。
後でじっくりと考えてみますが、今一番気になるのは「1」という値が「1」なのか「h/(4π)(=ħ/2)」なのかですね。。。
https://twitter.com/#!/tani6s/status/194748048159686657
http://jinen.exblog.jp/18174501/ の中で《観測時の状態にかかわらず、「ゆらぎ」が一定値になるというのは興味深い。》と来生さんは書かれていますが、小澤・長谷川実験では、初期状態を σ_z = +1 の固有状態に固定して A=σ_x と B=σ_y のゆらぎを測っています。
https://twitter.com/#!/tani6s/status/194748178552209410
観測時(観測直前)の状態は毎回一定です。
https://twitter.com/#!/tani6s/status/194748251709255680
この測定に関しては標準偏差 σ(A), σ(B) はつねに 1 になります。同じ記号 σ が、パウリ行列や標準偏差の意味に使われていますが、混同することはないでしょう。
https://twitter.com/#!/tani6s/status/194748337713446912
この実験に関して標準偏差 σ(A), σ(B) が 1 になることは、理論的には簡単な計算でわかることですが、彼らはちゃんと実験測定もやって、標準偏差が1 になることを確認しています。
https://twitter.com/#!/tani6s/status/194748402238619648
実際には A の平均値と B の平均値を別々の実験セットアップで測っています。
https://twitter.com/#!/tani6s/status/194748491912847361
A^2 の平均値は、測らなくても定義より自動的に 1 ですので、さすがにこれは測る必要がありません。
https://twitter.com/#!/tani6s/status/194748545520238592
もしも他の初期状態や、他の A, B の向きの設定でゆらぎを測っていたら、ゆらぎの大きさは別の値になっていたでしょう。
https://twitter.com/#!/tani6s/status/194748652164624385
長谷川さんたちはそういう場合の実験もやっていました。3月のQMKEK研究会ではその測定結果も見せてくれていました。ただ、その結果は不確定性関係の検証には劇的に重要というわけではないので、論文には書かれていません。
https://twitter.com/#!/tani6s/status/194748703540645889
長谷川実験におけるスピンのゆらぎ(標準偏差)の測定について、私が言えることは以上です。

※2012/5/6 5:25 追記
連休中に少しばかり関連書を読んでみたので、自身の理解度と合わせてまとめてみる。
●1.小澤の不等式とロバートソン=ケナードの不等式は数学的に成り立つ不等式(ただし、前提条件が付与され、かつ、標準偏差・誤差・擾乱の定義にて状態が設定されるので注意)とのこと。1988年に標準量子限界を打ち破る測定モデルを提示された段階から、2004年に公理的に証明された段階までの変遷があるようだ。
ケナード=ロバートソンの不等式のトレースおよび理解は比較的簡単であるが、小澤の不等式はトレースおよび理解が困難(単に私の理解力不足によるものだろうけれど。。。)。
☆理由1.標準偏差の定義の問題
「測定直前の標準偏差」とされている。小澤の不等式を証明する段階でケナード=ロバートソンの不等式が用いられていることからも、「測定中の標準偏差」は扱うことが困難な概念なのかもしれない。事後確率=1という定義の世界(波束が収縮する世界)では、「測定中の標準偏差」はまさにダイナミックに「収縮」するのだろう。
☆理由2.記述時期によって微妙に異なる条件設定
小澤氏の記述では、重力波の検出を想定する場合等で、誤差と擾乱の両方をゼロに近づける操作を想定することがあるが、不等式が成立するために標準偏差は無限大になる必要がある。この無限大という概念が「測定直前」ではなく、測定装置+対象全体の標準偏差という、まさに「測定中の標準偏差」に相当する概念が述べられているものがあり、理解しにくい。ただし、これは歴史的に「過去の仮設」の範疇である可能性がある。でもその場合の標準偏差は「測定対象そのものの標準偏差」になるので、一層理解しにくい。なぜなら、誤差と擾乱の両方をゼロに近づける操作は、「繰り返し計測時」という条件が付されることが多く、短時間に繰り返し計測されると、標準偏差が無限大に発散する一方で誤差と擾乱が収縮していくというのが理解しにくい。
谷村氏の記述では、ケナード=ロバートソンの不等式と小澤の不等式は、物理的な意味が異なるとしている。ケナード=ロバートソンの不等式では、非可換な測定対象それぞれを、別の対象(を多く含むグループ)で独自に測定したときに成立するものとし、測定過程を扱う小澤の不等式とは異なるものであるとしている。(文献1)
しかしながら、小澤の不等式の証明にケナード=ロバートソンの不等式を用いているので、測定過程ではケナード=ロバートソンの不等式と小澤の不等式の両方が成立する必要があると考えるべきなのだろう。
ただしこれは、標準偏差を「測定前」とする場合にのみ成立する概念であり、「事後確率=1の世界」=「波束が収縮する世界」(いわゆるコペンハーゲン解釈)を想定し、かつ、標準偏差を「測定中」の値として捉えようとする場合には不等式は成立しえない。「事後確率≠1の世界」=「波束が収縮しない世界」(いわゆる多世界解釈)を想定するなら、両者の不等式は標準偏差を「測定中から測定後までを含めて」考えても成立するであろうが、まさに解釈問題の範疇になる。
●2.長谷川氏の実験結果の「標準偏差」について
長谷川氏の実験に関する原論では「標準偏差」の値というものが分かりにくい。量子力学の記述でよくおこなわれる「h/(4π)(=ħ/2)」を「1」という値に置き換える(厳密に言えば、縮尺を変換する)方法で扱われているからである。
「もし仮に標準偏差がh/(4π)(=ħ/2)」であるなら、図4のε(A)‐η(B)のプロットと図5のε(A)σ(B)‐σ(A)η(B)のプロットが同一になるのが不思議な感覚に捕らわれる。図4での縦軸の「1」はħ/2であり、図5での縦軸の「1」は(ħ/2)2であるということである。この場合、kekの解説は正しいことになるが、4月23日の追記での【2】に相当し、ケナード=ロバートソンの不等式が成立しなくなる。
また、長谷川氏の論文中の式から「スピンの標準偏差」というものを計算することができるが、どうしてそのような式になるのか?は、現時点で分からなかった。
無論、教科書レベルで各軸方向のパウリ行列の関係式からスピンに関するケナード=ロバートソンの不等式を導出する過程は比較的簡単にトレースできるのだが。。。
★各軸方向のパウリ行列の関係式とスピン
ij]=
σiσjjσi=
2iεijkσk
(εijkは、ijkが偶置換のとき1、奇置換のとき-1、添え字2つ以上が一致するとき0、ただしi,j,kはx,y,zの値を取る)
上記関係を成すパウリ行列を用いてスピン:Sは
S={Sx,Sy,Sz}
={(ħ/2)σx,(ħ/2)σy,(ħ/2)σz}
と記述される。

あと、日経サイエンスの6月号に小澤の不等式をめぐる誤差関連についての記事があるとのことで購入したのだが、長谷川氏の実験におけるスピンの標準偏差についての記述はなかった(残念。。。)
購入した図書
文献1:「理系への数学」、現代数学社、2011年12月号 --- 谷村氏による小澤の不等式に関する記述がある。

文献2:「量子力学の数学的技法」、サイエンス社、2012年4月号 --- 小澤氏の最新の記述である「量子力学の未解決問題と数学」、谷村氏の「量子古典対応」など、興味深い記事が多数あり。

文献3:「日経サイエンス」2012年6月号 --- 誤差の定義関係の記事よりも、遺伝子関連の記事が面白かった。ちなみに、誤差についての記事内容は、「誤差」って何?〜日経サイエンス2012年6月号より
http://www.nikkei-science.com/?p=23015
に解説がある。


※2012/5/7 03:30 追記
上述について、谷村先生からご指摘を受けました(深謝)
後日、修正します。
とりあえず、核となる事項のツイッターを貼り付けておきます。
下記で不等号の向きが左右ありますが、とりあえず等号成立時のみを扱えば(すなわちパウリ行列の絶対値相当=1)上述の問題はすっきりと解決すると思います。




===
以下、長谷川氏の実験に関連してσを考えていた一連の投稿

小澤の不等式が成立しえない場合。。。日経サイエンスの記事での落とし穴。。。
小澤の不等式における「誤差=0」の意味するところ。。。
小澤の不等式とスピン-その2-標準偏差:σは無限大にならずに済むのか?。。。
小澤の不等式とスピン。。。
小澤の不等式。。。長谷川氏の実験結果の意味するところ。。。
# by kisugi_jinen | 2012-04-22 06:37 | 思考。。。 | Trackback | Comments(0)
因果関係と相関関係と。。。腫瘍が原因か検査が原因か。。。髄膜腫と歯科X線検査。。。
ネット検索していると、時々誤った因果関係を誘導するような記事を目にすることがある。

CNNのニュース
http://www.cnn.co.jp/fringe/30006207.htmlで、
歯科のX線検査、脳腫瘍の発症に関係か 米研究
とあった。
>>>
米エール大学公衆衛生校の研究チームは、髄膜腫で手術が必要になった20~79歳の患者1433人(平均年齢57歳)について、髄膜腫にかかっていない1350人のデータと比較した。

その結果、上下の歯を噛み合わせた状態でX線撮影する咬翼(こうよく)法と呼ばれる検査を年に1回以上の頻度で受けていた人が髄膜腫を発症する確率は、年齢によって1.4~1.9倍の高さになることが分かった。

さらに、顏の周りを1周してすべての歯を1枚の画像に写し出すパノレックスと呼ばれる検査を10歳になるまでに受けた人の場合、髄膜腫を発症する確率は4.9倍になるという結果が出た。

<<<
記事では「因果関係は不明」としているが、明らかにX線検査→腫瘍といった記述に読めるようにしてあるが、本当にそうだろうか?

髄膜腫はゆっくりと大きくなる良性の腫瘍で、脳の外側から脳実質や神経を圧迫しながら大きくなるので、発見される前に神経系の症状が出る場合があるようだ。
※髄膜腫については下記等が参考になります。
髄膜腫(メニンジオーマ):東京女子医科大学脳神経センター脳神経外科
http://www.twmu.ac.jp/NIJ/meningioma.html
←(「以前、頭部白癬症に対して低線量の放射線治療を受けた方の中で、後に髄膜腫が発生したことが知られています。」での低線量は、放射線治療での低線量で、X線検査での線量と比較して100から1000倍程度多いので注意)
東海大学病院脳神経外科
髄膜腫とは?
http://neurosurgery.med.u-tokai.ac.jp/edemiru/zuimaku/index.html
脳外科医 澤村豊のホームページ - ホーム
髄膜腫 meningioma について
http://square.umin.ac.jp/sawamura/braintumors/meningioma.html

何かしら歯科領域に症状が出れば、歯の周囲に病気が隠されていると考えて検査するだろう。
とくに原因不明の場合には、ことさら詳しく検査せざるを得ないだろう。

そういったストーリーを考えると、
(1)歯科領域のX線検査→髄膜腫
ではなく
(2)潜在的な髄膜腫→(何らかの症状)→歯科領域のX線検査
といった可能性もあるだろう。

それと、もし、「(1)歯科領域のX線検査→髄膜腫」とするなら、
(3)歯科領域のX線検査→歯科領域の腫瘍
の方が、圧倒的に多くなるはずではないのだろうか?

調べられた結果は、あくまで「相関関係」であり、因果関係は逆向き(先に腫瘍があった)と考える方が、自然な気がする。

ただし、原著論文を読んでいないのと、年齢層単位での結果が記述されていないので、そのあたり、わかれば追記する予定。

※2012/04/15 04:50 追記・変更
タイトル文字が長すぎたので、少し変えました
髄膜腫を説明しているサイトをリンクしました。
# by kisugi_jinen | 2012-04-14 09:20 | つれづれ。。。 | Trackback | Comments(0)
量子力学での測定関係。。。物理と哲学と。。。
小澤の不等式関連を調べたり、関連ツイッターを辿ったりしているうちに、下記資料置き場にたどり着いた。
清水 明:「量子測定理論入門」
http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/~shmz/zakkifiles/07-06-05.html
ざっくりと目を通す程度でしか見ていないが、私の知りたかったことや疑問点に関することがまとまっているようだ。

小澤の不等式での誤差の概念は、さまざまにある誤差の概念のひとつにしか過ぎない(定義の違い)とかは、非常に参考になる。

関連して谷村省吾氏のツイッターでのコメントも参考になる。
ツイッターは数か月単位で放置していたのだが、谷村氏のツイッターには小澤の不等式で検索をかけて間接的にたどり着いた。

もっとも、小澤の不等式を扱っていた「数理科学」にて量子力学関係の記事を多く記述しておられ、お名前は存じ上げていたので、ついつい書き込んでしまった。

直近のツイッターでは、「哲学と物理学」に関するつぶやきをしておられるが、哲学の専門家でも物理の専門家でもない私の立場から見るなら、「物理学」が「物」に立脚した論理的思考で、「哲学」は(記述された、記述されうる)「知」を含むような論理的思考であろうということになる。
「物理学」を専門にしておられる側からは、「哲学」は立脚点がないために、好き勝手な言説を述べ立てるだけのように捉えられるだろうということ。

広義の(歴史的な意味としての)哲学は、「論理的思索:知」および「知を愛する」(=philosophia)ということなので、本質的には物理学も哲学に含有されるのだが、「物」から離れた論理(ことば)にて、物理学的な本質を否定するような言説が飛び出す場合には、対立といった概念でとらえられることになるのだろう。

※2012/04/13 03:10 追加:その後の展開。。。
哲学vs物理学:哲学ってただの「考え事」じゃないの?物理学者からみた哲学
http://togetter.com/li/284397
科学哲学は物理学について何か「指導的なこと」を言えるか?
http://togetter.com/li/285820
科学哲学者と科学者の間にある悲劇の原因
http://togetter.com/li/286345
『科学哲学は物理学をどうしたいのか?』に対しての返答
http://togetter.com/li/286243


そうそう、量子力学での「局所的」と「非局所的」の概念(定義)について、物理学者と一般的な認識との間にギャップがあるようだ。

量子力学の特徴とは?谷村省吾教授(@tani6s)による解説
http://togetter.com/li/283103

一般的に言われている「非局所的相関」は、量子力学的には「局所的」な現象として捉えるべきもので、非局所的に見えるのは「状態の大域性」と呼ぶべきものだとしておられる。

このあたりの「定義(言葉)」の取り扱いは、まさに(物理学的な立脚点を離れない、広義の)「哲学的」な概念というべきものだろう。

さて、このブログでは、「物理学」や「哲学」の専門家でない個人が「物理学的」「哲学的」な思索を「言葉・記号・図」にしてまとめようとし、その過程で自身の思索(および対象としている思索)に問題点・不足等々ないのだろうか?ということを間接的に確かめようとしている。

たとえば、一連の「EPR相関」関係などである。
EPR相関とBellの不等式と。。。


本来的には、非公開で地道に進めるべきものなのだろうが、公開することで、いろんな意見を得ることができると考えている。(その割にはコメントが少ないのだが。。。)

一方で、公開しているために、言葉のみがブログから分離されて漂ってしまう危険性が常にあり、本ブログの趣旨であるところの「知と情」(本来の哲学・思索)から「知」(狭義の哲学・状報)のみが遊離してしまうような状況もありうるのだろうと、ふと思う時がある。。。
# by kisugi_jinen | 2012-04-05 04:23 | 思考。。。 | Trackback | Comments(0)
小澤の不等式が成立しえない場合。。。日経サイエンスの記事での落とし穴。。。
※2012/03/23 03:40、後半に補足・追記を入れました。
※2012/3/27 05:15 さらにσ=1として固定されうる可能性についての補足・追記を入れました。

日経サイエンス4月号を2週間前だったか、入手した。
しばらく仕事が忙しくて鞄に放り込んだまま、ほとんど読むことがなく過ごしていたが、少しばかり時間を作ることができたので、懸案の標準偏差:σの扱いについて考えてみることにした。

長谷川氏の実験結果に関する図が掲載されていたが、小澤の不等式において標準偏差:σ(紙面では「ゆらぎ」)がどのように扱われているかに関する記述がなく、非常に残念だった。(日経サイエンスに「金返せ!!」と叫びたくなる、笑)。

唯一、長谷川氏の実験結果にて、(σを含めた)小澤の不等式のプロットが引用されていたのが救いだった。そこから、σをどのように扱ったのかが類推可能だからだ。同一の図の簡略版はkekのサイトで見ることができる(※1)が、原著論文は有料でのダウンロードになっていたからである。(σの解釈を確かめるためだけに原著論文を購入するのは割に合わないというだけの理由で入手しなかったが、日経サイエンスを購入するよりも良かったかもしれない。←といっても、「小澤の不等式」以外の記事に面白いものがあったので、まぁまぁかな?)

プロットされたデータから数値を読み取って計算したところ、σpとσqの値は両方とも1(すなわち、両方ともh/(4π))と固定した値を用いていることが検証された。
いいのだろうか?
プロットされた図から定規をあてて読み取った値を基に再プロットし、さらに、σを変えてプロットしたものを示す。小澤の不等式といえども、σの値が変わると、成立しえない場合がありうるのは、一目瞭然である。ちなみにσpとσqの値を入れ替えると、小澤の不等式(図の小澤2)は下に凸のグラフとなって、無事成立する。
※2012/3/22 03:30 補足追記
下記「小澤2」のプロットは10組みの測定値に対し、Φの小さい方から順にσqを0.5,0.6,0.7,...,1.4と0.1ずつ大きくしたものです。σpは、h/(4π)を単位:1とした場合のケナードの不等式にて等号成立時の値、すなわち、1/σpです。


※↑図を2012/3/20 05:48差し替えました。3/22 3:22再度差し替えました。

誤差ないし擾乱が最大値を取る場合に、該当する標準偏差:σがh/(2π)の1/√2以下の値になれば、今回の実験系にて小澤の不等式は成立しえない。(図中、赤矢印)

この条件については、既に
小澤の不等式とスピン-その2-標準偏差:σは無限大にならずに済むのか?。。。
http://jinen.exblog.jp/17684183/
にて検証済みである。

注意すべきことは、特定角度におけるεqとηpの値と、ケナードの不等式(数学的に規定される不確定性関係)としてのσq×σp≧h/(4π)という関係式のみ、既知だということである。

小澤の不等式にて誤差と擾乱の両方ともをゼロに近づけることができるのは、σを無限大として扱えるときのみであると(小澤氏は記述)している。さらに、今回の「小澤の不等式が成立する」とした場合のσの暗黙裡の扱い方である。

これでは、「最初に小澤の不等式ありき」で、小澤の不等式を成立させるように、σの方が自在に変化してくれる(から大丈夫)と言っているのと同等である。

このあたり、日経サイエンスの記事では全く突っ込んでいなかったし、kekですら小澤の不等式が成立することを前提条件とした通り一遍の解説のみである。

はたして量子力学的なゆらぎ(標準偏差)は、いつから人間の手で制御可能になったのだろうか?
※σ:ゆらぎ(標準偏差)については、以下の補足・追記にて、さらなる考察を加えています。



※2012/03/23 03:40 補足・追記
よく考えると、標準偏差:σの最大値も、誤差・擾乱の最大値である√2にならざるを得ないだろう。
したがって
1/√2 ≦ σq、σp ≦ √2
の範囲で、ケナードの不等式を満たす範囲を変動しうる。

σq、σpがそれぞれ√2の値を取った場合のプロットは下記のようになる。



であれば、小澤の不等式は無事成立していることになるのだが、日経サイエンスの記事で、そこまで読み解くことが正しいのかどうか、不安に駆られてしまう。

物理・数学の専門家の方に上記解釈で正しいのかどうか、どこかでコメントをしていただきたいものである。
<=== 2012/03/23 03:40 補足・追記ここまで


※2012/3/27 05:15 補足・追記 「σ=1になる場合について」
小澤の不等式におけるσ(標準偏差・ゆらぎ)の取り扱いについては、たとえば
日本数学会の秋季総合講演http://mathsoc.jp/office/meeting/sogo-index.htmlのabstractである。http://mathsoc.jp/meeting/sougou/2008aki/2008_aki_ozawa.pdf
に詳しい。
ハイゼンベルグの暗黙裡の仮定(P)
測定精度ΔQで位置を測定した直後の状態は、標準偏差がσ(Q)≦ΔQを満たす。
小澤氏は上記仮定(P)が正しくないとし(すなわちσ(Q)≧ΔQもありうるとし)、さまざまな条件でのσを考察しておられる。上記abstructでは、小澤の不等式は「普遍的不確定性原理」として
定理:任意のインストルメントに対して
ε(A)η(B)+ε(A)σ(B)+σ(A)η(B)
  ≧1/2|〈[A,B]〉|
の形で提示されている。
1.平均誤差・平均擾乱が対象の状態によらない場合
  ハイゼンベルグの不等式ε(A)η(B)≧1/2|〈[A,B]〉|
が成立する。
2.η(B)=0の場合、無擾乱測定として
  ε(A)σ(B)≧1/2|〈[A,B]〉|
が成立する。
3.ε(A)=0の場合、無雑音測定として
  σ(A)η(B)≧1/2|〈[A,B]〉|
が成立する。
無擾乱測定にて、一定の条件のもとでWAYの定理が成立する
  ε(A)2≧|〈[A,L1]〉|2/(4σ(L1)2+4σ(L2)2) --- (1)
  L1:測定対象の物理量、L2:測定装置の物理量
★1:装置系が巨視的として非常に大きければ、大きな保存量を蓄えていて分散:σ(L2)が大きく、ε(A)を小さくできるとしている。
さらに、そのあとに
★2:「一方、量子計算素子による集積回路の構成にて、要素的計算素子が巨視的でない単体として高い精度で機能するかどうかは興味ある問題」として、スピンを扱う場合のσに関し「13 量子計算実現に関する量子限界」として考察が入っている。(この章では、σx、σzといった記号が出てくるが、これは、上述の標準偏差:σとは異なり、パウリ行列になるので注意)
上記章では、たとえば、アダマール・ゲートとスワップ・ゲートを組み合わせた場合の誤り確率にて、σの値については、
  σ(L1)=σ(σx)≦1 --- (2)
  制御光を円偏光をもつ平均光子数〈N〉のコヒーレント光とすると、
  σ(L2)=ħ(〈N〉)1/2 --- (3)
といった式が記述されている。

上記にて引用した小澤氏の2008年のabstructでもσ:標準偏差がどのような値になるかが非常に重要であることがわかるのだが、日経サイエンスの記事では、プロットから読み取ったσが1であること以上のことは不明であった。
小澤氏の2008年のabstructから、今回の実験系は少なくとも★1の状態を想定しなくてもよい系になっていることが推察される。ではないことは分かった。
また、計測系が異なるであろうが、たとえば★2のような実験系で光子数が1であれば、(1),(2),(3)の等号成立時に(ħを単位とする等の操作が入るだろうが)σ(B)=1になる場合があることがわかる。同様にして、σ(A)=1になっているのかもしれない。
いずれにしてもσが1/√2を下回る可能性を否定することはできないが、測定系の状態によって、何らかの制限を加えることができるのだろう。
2012/3/27 05:15 補足・追記 ここまで
2012/3/29 06:10 アンダーライン部を修正・追記



あと、残念だったのは、スピンの最大値が±1だということの明記はされていたが、誤差・擾乱としての値が√2(ないし近い値)になっていることの説明(ないし解釈)が抜けている。計測値が+1と-1の二つの場合の標準偏差(※2)に相当するはずである。

※1:kekの解説
http://www.kek.jp/ja/NewsRoom/Highlights/20120223180000/
※2:厳密には得られた二つの値を標本として推定した母集団の標準偏差:sqrt(Σ((Xi-Xm)^2)/(n-1))で計算して得られた値。n=2、X0=+1、X1=-1で、Xm=0(平均)なので、sqrt((1+1)/1)=sqrt(2)になるはず。ただし、記事では「複数のスピン(数については記述なし)を統計処理した」とあるので、nは2以上になるはずで、上述の式では、√2から1へと近づくことになるが、プロットされた値の最大値は、どう見ても√2(ないし近い値)である。
# by kisugi_jinen | 2012-03-20 05:23 | 思考。。。 | Trackback(2) | Comments(0)
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「ともし火に我もむかはず燈(ともしび)もわれにむかはず己がまにまに」(光厳院) --- 厳然とした境界を越え得ぬとき、その上でなお、越えうるものがあるとすれば、それは「情」である。

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