【量子力学で生命の謎を解く⑴】量子力学とは
こんにちは、医学生のすりふとです。
去年購入してからずっと読みかけにしていたコノ本↓をようやく今日読み終わりました。
これからの量子生物学の発展にワクワクして、期待が膨らむような内容でした。
量子力学は確かに、私たち生命の中で重要な役割を果たしており、それを理解することが生命を理解することにつながるのだ！量子力学すごい、天才！！
と感じました。
ここまででなんかこいつの書いてること怪しいなと思った方も多いのではないでしょうか？
量子力学は、その不思議な性質が取り沙汰されるばかりで、一般にはまだまだ浸透していないですよね。
ということで、今日から数日にわたって、量子力学の簡単な説明から、先程読了した本の中で紹介されている実際の生命における量子力学の働きをnoteにまとめていこうと思います！！
量子力学とは「シュレディンガーの猫と二重スリット」
量子力学を語るうえで欠かせないのはこの二つの実験ですよね。
詳しい説明は色々なところでされているので、今回はすごく簡単に説明します。
（Wikipediaのリンクを貼っておくので、気になる方は読んでみてください）
シュレディンガーの猫はひとことで言うと、「状態が重ね合わさってる状況ってあるのか考えてみよう」という実験です。
（この実験は思考実験といって、実際に薬品とか猫とかを使ってやる実験ではなく、想像上で行うものです。）
量子力学を信じると、箱の中の一匹の猫ちゃんが、死んでる状態と生きてる状態で同時に存在している状況が生じてしまうのです。
その矛盾をどう説明するか考えよう！という実験です。
意味分からないですよね笑
でも実は、この思考実験に対する明確な答えはまだ出ていません。
なのでとりあえず次の実験に進みましょう。
二重スリット実験はひとことで言うと、「量子は波でもあり粒子でもあることを証明した実験」です。
まず鋼鉄の板に二つの縦穴をあけて、そこに鉄砲で弾丸をたくさん打ち込むことを想像してください。そして打ち込んだ先には着弾点が分かるように木の板を用意しておきます。
普通は鉄板に開けた穴に沿って、木の板にも同じ形が現れますよね。
しかし、この銃が量子力学の法則に則った場合、木の板には二つの穴ではなく、縞模様が現れます。
この縞模様は光などの波の性質を持つものがこういった二つの穴を通った時に現れる模様なのです。
だから、量子は波動性を持つと言われています。
そしてさらに不思議なことに、二つの穴に弾丸が入っていく様子を監視した場合、この縞模様は消えてしまいます。
最初に想像したように、木の板には二つの縦穴が開くことになります。
これが粒子性と言われるものです。
だから、量子は波でもあり、粒子でもあるんですね。
なんだかよく分からないですよね。
でも、様々な実験でこれらの現象は実際に起きると証明されています。
量子って、あるんだか無いんだか、粒子なのか波なのかよく分からないヤツってことがわかって頂けましたでしょうか？！
まとめ
量子力学の世界では常識では理解できない現象がたくさん起きています。
なぜ私たちが理解不能だと感じるのかというと、量子力学の現象はきわめて小さなスケールでしか現れないからです。
でも、私たちが見ている世界はその不思議な現象が数え切れないほど起きた結果だと言うことができます。
ちなみに量子力学の数学的背景が気になる方は、Youtuberのヨビノリさんが詳しく説明してくれているので、是非見てみてください。
明日は量子力学が生命にとって重要な光合成の中で果たす役割について書こうと思います。
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それではまた明日！
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