観察されると結果が変わる奇妙な実験：英語学習ノート

The double-slit experiment defies our understanding. フレーズ

二重スリット実験は私たちの理解を超えています。

It involves a laser shooting beams of light particles called photons at a screen with two parallel slits.

これには、2つの平行なスリットがあるスクリーンに向けて、光子と呼ばれる光の粒子のビームを発射するレーザーが使われます。

If we mark all the spots where the photons hit the second wall,

光子が2つ目の壁に当たるすべての点をマークすると、

we should expect to see two strips to correspond with the two slits. フレーズ

2つのスリットに対応する2つの縞模様が見えるはずです。

But that's not what we see. 話の流れ

しかし、実際に見えるものは異なります。

Instead, we see an alternating pattern of light and dark bands.

代わりに、明暗の帯が交互に並んだ模様が見えるのです。

This is characteristic of the behavior of waves that pass through both slits simultaneously, フレーズ

これは、両方のスリットを同時に通過した波が示す行動の特性であり、

interfering with each other to create the pattern on the second screen. 語彙

互いに干渉し合って、2つ目のスクリーンにその模様を作り出します。

The bright lines are where the top of waves meet,

明るい線は波の山同士が出会う場所であり、

resulting in a more intense or brighter area on the screen. 文法

スクリーン上でより強烈な、あるいは明るい領域となります。

The darker bands are where the top of one wave meets the bottom of another,

暗い帯は、ある波の山と別の波の谷が出会う場所で、

so they cancel each other out, 句動詞

互いに打ち消し合い、

resulting in a less intense or darker area on the screen.

スクリーン上で強度の低い、あるいは暗い領域となります。

Here is a photo of a real interference pattern.

これが実際の干渉縞の写真です。

The original double-slit experiment was conducted in 1801 by British polymath Thomas Young.

最初の二重スリット実験は、1801年にイギリスの博学者トマス・ヤングによって行われました。

Since then, it's been performed with various types of particles, 話の流れ

それ以来、様々な種類の粒子を用いて行われてきましたが、

including electrons,

電子を含め、

and they were found to behave in the same way. 文法

それらすべてが同じように振る舞うことがわかりました。

This phenomenon occurs even if the photons are fired one at a time, フレーズ

この現象は、光子を1つずつ発射した場合でも発生し、

which suggests that the photon is interfering with itself as if it passes through both slits at once. 文法

まるで一度に両方のスリットを通過しているかのように、光子が自分自身と干渉していることを示唆しています。

Physicists were so stumped that they decided to observe which slit the particle went through. 文法

物理学者たちはすっかり困惑し、粒子がどちらのスリットを通過したのかを観察することにしました。

And that's when things get really weird. 話の流れ

そして、ここから事態は本当に奇妙になります。

When scientists used a measuring device to observe the slit that each photon passed through,

科学者たちが測定器を使って各光子が通過したスリットを観察すると、

the interference pattern disappeared,

干渉縞は消え、

and the photons started behaving like particles.

光子は粒子のように振る舞い始めました。

Instead of the spectrum of light and dark bands, フレーズ

明暗の帯のスペクトルの代わりに、

we see two bright bands,

2つの明るい帯が見え、

indicating that the photons chose one slit or the other.

光子がどちらか一方のスリットを選んだことを示しています。

So light can display characteristics of both particles and waves,

つまり、光は粒子と波の両方の特性を示すことができ、

known as wave-particle duality. 語彙

これは「波粒二重性」として知られています。

It appears that light decides to behave as a wave when it's not being watched

どうやら光は、観察されていない時は波として振る舞うことを選び、

and acts like a particle when it is being measured.

測定されている時は粒子のように振る舞うようです。

The mere act of observing which slit it went through changed the behavior of the photons, フレーズ

どちらのスリットを通過したかを観察するという行為そのものが、光子の振る舞いを変え、

almost as if they were aware they were being watched.

まるで自分が見られていることに気づいているかのようでした。

It's kind of like how in a video game, 話の流れ

それはビデオゲームによく似ていて、

the environment and objects only load when the player focuses on or interacts with them.

プレイヤーが注目したり触れ合ったりした時にのみ、環境やオブジェクトがロードされるようなものです。

The entire world isn't rendered all at once, フレーズ

世界全体が一度にレンダリングされるわけではないので、

allowing the game to save processing power and optimize resources.

ゲームの処理能力を節約し、リソースを最適化することができます。

Likewise, light seems to behave like waves,

同様に、光も波のように振る舞うように見えますが、

but when we observe it,

私たちがそれを観察すると、

it's as if we're loading its properties,

まるでそのプロパティをロードしているかのようになり、

causing it to change and act like particles.

変化して粒子のように振る舞う原因となります。

Physicist Richard Feynman famously said,

物理学者のリチャード・ファインマンは有名な言葉を残しました：

"The double-slit experiment is absolutely impossible to explain in any classical way,

「二重スリット実験は、古典的な方法では絶対に説明不可能であり、

and has in it the heart of quantum mechanics." 慣用句

量子力学の核心を含んでいる。」

In reality, it contains the only mystery.

現実には、そこには唯一の謎が含まれています。

The most widely accepted theory to explain this phenomenon comes from physicist Niels Bohr,

この現象を説明する最も広く受け入れられている理論は、物理学者ニールス・ボーアによるもので、

who proposed that particles like photons don't have definite properties until they're observed. 文法

彼は光子のような粒子は、観察されるまで明確な特性を持たないと提唱しました。

So in the case of light,

ですから光の場合、

photons exist in a wave-like form representing a range of possible positions until they are observed. フレーズ

光子は観察されるまで、考え得る位置の範囲を表す波のような形態で存在します。

When we measure or observe the particle,

粒子を測定または観察する時、

we force it to choose a definite state, 文法

私たちはそれに明確な状態を選択させ、

behaving like particles.

粒子のように振る舞わせているのです。

This is called the Copenhagen interpretation, 文化背景

これはコペンハーゲン解釈と呼ばれ、

named in honor of Bohr's home city.

ボーアの故郷にちなんで名付けられました。

However, to this day, フレーズ

しかし、今日に至るまで、

no one knows why observing a particle causes its behavior to change.

粒子を観察するとなぜその振る舞いが変わるのか、誰にもわかっていません。

Not everyone was a fan of Bohr's theory. 文法

誰もがボーアの理論のファンというわけではありませんでした。

Einstein disagreed that particles could be in multiple states at once until observed.

アインシュタインは、粒子が観察されるまで同時に複数の状態にある可能性があるという考えに同意しませんでした。

He was uncomfortable with the inherent randomness of such an interpretation

彼はそのような解釈に内在するランダム性に不快感を抱き、

and famously said,

有名な言葉を残しました：

"God does not play dice with the universe." 慣用句

「神は宇宙とサイコロ遊びをしない。」

Einstein believed that the universe followed a consistent set of rules,

アインシュタインは、彼の一般相対性理論が太陽の周りを回る惑星の運動を予測したように、

like how his general relativity theory predicted the motion of planets around the sun.

宇宙は一貫した法則に従っていると信じていました。

He spent his later years trying to develop a unified theory that explained everything in the universe, 文法

彼は晩年、宇宙のすべてを説明する統一理論の構築に費やしましたが、

but he didn't succeed.

成功することはありませんでした。

Physicists recently conducted a variation on the double-slit experiment.

物理学者たちは最近、二重スリット実験の変形版を行いました。

In April 2023,

2023年4月、

researchers at Imperial College London swapped out the screen with two slits 句動詞

インペリアル・カレッジ・ロンドンの研究者たちは、2つのスリットがあるスクリーンを

for a transparent material used in smartphone screens called ITO.

スマートフォンの画面に使われるITOと呼ばれる透明な素材に入れ替えました。

They first fired a laser beam at the material.

彼らはまず、その素材にレーザービームを発射しました。

When a second laser was directed at the material and pulsed super quickly in quadrillionths of a second, 語彙

2つ目のレーザーをその素材に向け、1000兆分の1秒という超高速でパルスを照射すると、

it caused the material to become temporarily reflective.

素材は一時的に反射性を持つようになりました。

The interaction of laser two with the material changed the frequency, and therefore the color, 文法

2つ目のレーザーと素材の相互作用により、周波数が変化し、その結果

of the light from laser one that was reflected off the material.

素材から反射した1つ目のレーザーの光の色も変化しました。

This experiment shows that by manipulating time, 文法

この実験は、空間ではなく

rather than space,

時間を操作することで、

they were able to create interference patterns

元の二重スリット実験で観察された干渉と

similar to the interference observed in the original double-slit experiment.

同様の干渉縞を作り出すことができたことを示しています。

There are certain things in life we take for granted. 慣用句

人生には、私たちが当たり前だと思っていることがあります。

If you don't get enough sleep, 文法

もし十分な睡眠をとらなければ、

you'll feel tired and groggy.

疲れて頭がぼんやりするでしょう。

If you drive recklessly,

もし無謀な運転をすれば、

you're more likely to get into an accident. 文法

事故を起こす可能性が高くなります。

But sometimes there are principles that govern our lives that we just can't explain. 語彙

しかし時には、私たちの生活を支配している原理の中で、説明がつかないものもあります。

The perplexing result of the double-slit experiment is up for interpretation, 慣用句

二重スリット実験の不可解な結果は解釈の余地があり、

with some suggestions that this is evidence our world could be programmed.

これは私たちの世界がプログラムされている可能性があるという証拠だと示唆する声もあります。

So far, not even the best scientific minds can explain the bizarre behavior of particles,

今のところ、最高の科学の頭脳をもってしても、粒子のこの奇妙な振る舞いを説明することはできません。

at least not yet. 意図と語調

少なくとも、まだできていないのです。

There are many puzzles that are perplexing.

不可解な謎はたくさんあります。

For example,

例えば、

can you tell what's wrong with the gears Leonardo da Vinci wanted to use in his military tank design from the 15th century?

レオナルド・ダ・ヴィンチが15世紀の軍用戦車の設計で使おうとした歯車に、どんな問題があるかわかりますか？

This is one of the thousands of problems you'll find on Brilliant,

これはBrilliantで見つけられる何千もの問題の1つです。

a website and app where you can learn STEM interactively.

Brilliantは、STEMをインタラクティブに学べるウェブサイトおよびアプリです。

My viewers especially love Brilliant's lessons in computer science, data science, and math.

私の視聴者は、Brilliantのコンピューターサイエンス、データサイエンス、数学のレッスンを特に気に入っています。

Da Vinci's tank design had a flaw in its gear mechanism,

ダ・ヴィンチの戦車の設計は歯車の機構に欠陥があり、

causing the front and back wheels to rotate in opposite directions,

前輪と後輪が逆方向に回転してしまうため、

so the tank will never be able to move at all. 文法

戦車は全く動くことができないのです。

This was possibly an oversight or an intentional mistake 語彙

これはおそらく見落としか、

to protect his design from being built without his support. 文法

あるいは自分の支援なしに設計図が形にされるのを防ぐための意図的な間違いでした。

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Thanks for watching.

ご視聴ありがとうございました。

I'm Cindy Pom.

Cindy Pomでした。