Heisenbergの不確定性原理の証明

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  • Proof of Heisenberg’s Uncertainty Principle
  • Heisenberg ノ フカクテイセイ ゲンリ ノ ショウメイ

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説明

Heisenbergがγ線顕微鏡の思考実験において発見した不確定性関係は，位置の測定誤差とその測定が対象の運動量に及ぼす擾乱が相反関係にあることを示している．その測定誤差が一般に信じられている相互作用前の位置の測定の誤差ではなく，相互作用後の位置の測定の誤差であることを，Heisenbergが論文及び著書で述べていることに基づいて明らかにした．量子測定に用いるべき測定値を導出し，その測定値を用いたときHeisenbergが発見した不確定性関係が一般に成立することを証明した．プローブのオブザーバブルΣ^οの標準偏差σ(Σο)がοのとき，測定誤差がοになるように相互作用前のオブザーバブルx^οと相互作用後のオブザーバブルx^tの測定値G(X)とF(X)を定義した．このように定義された測定値G(X)を用いたとき任意の|φο>に対してBornの確率則を再現することを示した．ここで|φο>は相互作用前の測定対象の状態ベクトルである．σ(Σο)>0であるときの測定値は，測定値F(X)をマクローリン展開したときの定数γοの任意の微小変化δγοに対する測定誤差の２乗の変化δε2(xt)が，任意の|φο>に対してοになるという要請から導出した．このようにして得られた測定値を用いると偏りのない測定となるので，Heisenbergの不確定性関係が常に成立する．x^ο測定の測定値も同じ要請に基づいて導出することができ，x^t測定の場合と同様に偏りのない測定となる．このときに測定値G(X)が満たす不確定性関係を導出した．

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