2017年10月11日 更新

秋の夜長に楽しみたい「思考実験」の魅力的な世界

思考実験という言葉を知っていますか?シュレディンガーの猫やテセウスの船など、考えれば考えるほど深みにはまる頭の中で行う思考の実験。せっかくの秋の夜長です。たまにはじっくりと脳みそを使って見るのはいかがでしょうか。

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思考実験とは?

思考実験 (しこうじっけん、英 thought experiment、独 Gedankenexperiment)とは、頭の中で想像するだけの実験。科学の基礎原理に反しない限りで、極度に単純・理想化された前提(例えば摩擦のない運動、収差のないレンズなど)により遂行される。
早い話が、「もし○○だったらどうなるだろう」というのを、常識的に考えて無理でしょ、というような前提なしに、じっくり考えてみる実験のことである。

これが非常におもしろく、考えれば考えるほど答えが見つからず、深みにはまっていくこと必至である。

ここからはその思考実験の一部を紹介していこう。

思考実験の一例

アキレスと亀

Free photo: Water Turtle, Reptile, Nature - Free Image on Pixabay - 649667 (56809)

その昔、足の速いアキレスと動きの遅い亀が競争することになりました。 ハンデとして、アキレスは亀より後ろの位置からスタートしました。

アキレスが亀のスタート位置まで走る間に、亀は何メートルか進んでいます。 その亀の位置までアキレスが走る間に、亀はさらに前へ進んでいます。 その位置までアキレスが走る間に、さらに亀は…

このようにして、俊足のアキレスは永遠に亀に追いつけない、というパラドックスです。

シュレーディンガーの猫

Free photo: Cat, Animals, Cats, Portrait Of Cat - Free Image on Pixabay - 778315 (56810)

量子力学では
1.全ての事象は観測された瞬間に確立する。
2.確立する寸前までは異なる複数の事象が同時に等価に存在する。
が前提となっている。しかしこれを正しいとすれば、「観測する前の1匹の猫が、『生きている』『死んでいる』という複数の状態として、同時に存在している」ことになるのである。

氏は例え話として、「ランダムの確率で毒ガスの出る装置とともに猫を箱の中に閉じ込めたとき、次に箱を開けた時まで、猫が死んだ可能性と生きている可能性は重なり合っている」とし、量子力学の奇妙さを指摘した。そこからこの思考実験がシュレディンガーの猫と呼ばれるようになったのである。

テセウスの船

Free photo: Sailboat, Ship, Sailing, Greenland - Free Image on Pixabay - 459794 (56811)

テセウスがアテネの若者と共にクレタ島から帰還した船がある。アテネの人々はこれを後々の時代にも保存していた。このため、朽ちた木材は徐々に新たな木材に置き換えられていき、やがて元の木材はすっかり無くなってしまった。
テセウスの船は哲学者らにとって恰好の議論の的となった。すなわち、ある者はその船はもはや同じものとは言えないとし、別の者はまだ同じものだと主張したのである。
プルタルコスは、全部の部品が置き換えられたとき、その船が同じものと言えるのかという疑問を投げかけている。また、ここから派生する問題として、置き換えられた古い部品を集めて何とか別の船を組み立てた場合、どちらがテセウスの船なのか、という疑問が生じる。

スワンプマン

Free photo: Soldiers, Army, Basic Training, Mud - Free Image on Pixabay - 885905 (56813)

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この記事のキュレーター

山岡ソースケ 山岡ソースケ