なぜアインシュタインは量子力学と天文学において2つの大きな間違いを犯したのでしょうか?

[モバイルソフトウェア：BoKeYuan] 科学研究は、観察された自然現実と、数学的言語で表現されたこの現実の理論的記述との関係に基づいています。理論のすべての結果が実験的に確認された場合、その理論は有効であるとみなされます。この方法は 400 年近く使用されており、一貫した知識体系を確立しています。しかし、こうした進歩はすべて、既存の信念や偏見に固執しつつも、人類の創意工夫と先駆的な精神のおかげである。これは、アインシュタインのような偉大な頭脳を持つ人々にとっても、科学の進歩に影響を与える可能性があります。

最初の間違い：宇宙定数

アインシュタインの最高傑作である一般相対性理論では、宇宙が時間の経過とともにどのように進化するかを説明する方程式が記されています。この方程式の解は、当時信じられていたように、宇宙は恒星がその周りを滑る巨大な一定体積の球体ではなく、不安定であることを示しました。 20 世紀の初めには、私たちは星の動きが変化しない静的な宇宙に住んでいると信じられていました。これはおそらく、動く地球とは異なり、天空は不変であると言ったアリストテレスによるものでしょう。

この考えは歴史的な異常性を引き起こします。1054年に私たち中国人は空に新しい光があることに気づきましたが、ヨーロッパの歴史的記録にはこれについて何も言及されていません。ただし、一日中見られ、数週間持続することがあります。それは超新星、つまり死にゆく星であり、その残骸は今でもかに星雲として見ることができます。ヨーロッパの支配的な思想は、空は不変であるという考えと完全に矛盾する現象を人々が受け入れることを妨げました。超新星は極めて稀な現象であり、平均して 1 世紀に 1 回しか肉眼で観測できません。

これが最後に起こったのは 1987 年なので、少なくとも人間の生活の規模においては、空は不変であるというアリストテレスの考えはほぼ正しかったことになります。静的な宇宙という考えとの一貫性を保つために、アインシュタインは方程式に宇宙定数を導入し、宇宙の状態を「凍結」しました。彼の直感は彼を誤った方向に導いた。1929年にハッブルが宇宙が膨張していることを証明したとき、アインシュタインは「最大の過ち」を犯したと認めた。

2番目の間違い: 量子ランダム性

相対性理論とほぼ同時に発展した量子力学は、無限小スケール（プランクスケール）における物理学を記述しており、アインシュタインは1905年に光電効果を、純粋なエネルギーを運ぶ無限小粒子である電子と光子の衝突として説明して、この分野に多大な貢献をしました。言い換えれば、従来は波として説明されていた光は粒子の流れのように振る舞い、相対性理論ではなくこの進歩によってアインシュタインは1921年にノーベル賞を受賞した。しかし、この大きな貢献にもかかわらず、彼は量子粒子の世界は古典物理学の厳格な決定論に従わないという考えに頑固に抵抗し続けた。

量子の世界は確率的です。私たちは、可能性の範囲内で何かが起こる可能性を予測する方法しか知りません。アインシュタインの失明にもギリシャ哲学の影響が見られます。プラトンは、思考は理想であり、現実の偶然に影響されないべきであり、高貴な思考ではあるが、科学の教えに従わないものであるべきだと教えた。知識には予測されるすべての事実との完全な一致が必要ですが、信念は部分的な観察から生じる確率に基づいています。

アインシュタイン自身は、純粋な思考が現実を完全に捉えることができると確信していましたが、量子的なランダム性はこの仮定に反します。実際には、このランダム性はハイゼンベルクの不確定性原理によって制約されるため、純粋なノイズではありません。この原理は、粒子のグループに集団決定論を課します。電子自体は自由です。なぜなら、電子が穴から出るときの軌道を計算する方法がわからないからです。しかし、100 万個の電子は、計算方法がわかっている暗い縞と明るい縞を示す回折パターンを描きます。

しかしアインシュタインは、この根本的な非決定論を受け入れず、挑発的な結論を出した。「神は宇宙でサイコロを振らない」アインシュタインは、物理学者が粒子を記述するために使用する質量、電荷、スピンを超えた、まだ発見されていない数値である隠れた変数の存在を思い描いていました。しかし、実験はこの見解を裏付けていません。現実の存在は私たちの理解を超えており、無限に小さな世界についてすべてを知ることは不可能であることは否定できません。

想像力のランダムな気まぐれ

科学的方法の過程においては、まだ完全に客観的ではない段階が存在します。これが理論が概念化される理由であり、アインシュタインは思考実験でこのことの有名な例を示しました。想像力は知識よりも重要です。実際、物理学者がさまざまな観察結果を見るとき、その根底にある法則を想像しなければなりません。時には、複数の理論モデルが現象を説明するために競合し、この時点で初めて論理が再び勝利します。知性の機能は発見ではなく準備であり、それは課題の遂行にのみ役立つため、思考の進歩はいわゆる直感から生まれます。

これは純粋理性を超えた知的な飛躍であり、客観と主観の境界はもはや完全には定まっていない。思考は電磁パルスによって活性化されたニューロンから生まれ、偶然が働いている細胞間に短絡があるかのように、いくつかのニューロンが特に活発になります。しかし、これらの直感、つまり人間の精神の「花」は、人によって異なります。アインシュタインの脳は「E=mc2」を生み出し、プルーストの脳は素晴らしい比喩を思いつきました。直感はランダムに現れますが、このランダム性は各人の経験、文化、知識によって制約されます。

ランダム性の利点

これは衝撃的なニュースではないはずです。なぜなら、私たち自身の知性では理解できない現実があるからです。ランダム性がなければ、私たちは本能や習慣、つまり私たちを予測可能にするすべてのものに導かれることになります。私たちの活動は、日常的な関心事や達成しなければならないタスクなど、この第一レベルの現実にほぼ完全に限定されています。しかし、現実には別の層があり、そこでは見かけ上のランダム性が重要な特徴であり、いかなる行政的または学術的な努力も、偉人が持つ偶然の奇跡に取って代わることはできない。アインシュタインは革新と自由な精神の模範でしたが、それでも偏見を持ち続けました。

アインシュタインの「最初の過ち」は、次のように要約できます。「私は宇宙の起源を信じることを拒否した。」しかし、実験によって彼の考えが間違っていたことが証明され、神がサイコロを振ったという彼の判決は、「私は偶然を信じることを拒否する」ということを意味した。しかし、量子力学には強制的なランダム性が含まれています。彼の言葉は、偶然性のない世界では神を信じるかどうかという疑問を投げかける。偶然性のない世界では、私たちは絶対的な決定論に縛られるため、自由が大きく制限されることになるが、アインシュタインはそれを頑なに拒否した。彼にとって、人間の脳は宇宙が何であるかを知ることができるはずだ。ハイゼンベルクはもっと謙虚で、物理学は特定の状況下での自然の反応を記述することに限られていると語った。

量子論は、私たちが完全に理解することはできないが、ランダム性をもたらし、それがフラストレーションや危険をもたらすが、利益ももたらしてくれると示唆している。人間がこの世界の法則から逃れられるのはほんの短い間だけだ。立ち止まる瞬間、熟考する瞬間、純粋な直感の瞬間…これらのひらめきが彼に「スーパーマン」になる能力を与えるのです。伝説的な物理学者であるアルバート・アインシュタインは、強力な想像力を持った男の完璧な例です。したがって、ランダム性に対する彼の拒絶は逆説である。ランダム性は直感を可能にし、科学と芸術の両方で創造的なプロセスを可能にするからである。

ボコガーデン |文：フランソワ・ヴァンヌッチ/ザ・カンバセーション

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