量子力学誕生100年 ― 素人も科学を探求!研究者へ愛を込めて
睡眠障害に伴い、病院での検査が続いた今週。
MRIの機械の中で鳴り響くマグネティック振動音に、私の細胞は一斉に起立!したように、一粒、一粒、存在感を際立たせ、アピールしまくりで観測された感じ。
頭の中では、なぜか、『新幹線でひたすら席蹴られるリンちゃん』by ゆかてふfeat.鏡音リン が鳴り響き、閉所が苦手なこともあり、一瞬で眠りに落ちる感覚――。検査が終わりましたよ~の技師さんの声が聞こえた時、私、口を開けていた――。
ところで、MRIってどういう仕組みなんでしょう?
物質は原子からできている。原子の中心には原子核があり、「スピン」と呼ばれる磁石としての性質を持っている。スピンは磁場の中に置かれるとコマのような首振り運動をする。首振りの回転周波数は原子の種類や磁場の強さによって決まり、回転に共鳴する電磁波を吸収したり、放出したりする。この現象を核(Nuclear)磁気(Magnetic)共鳴(Resonance), NMRと呼ぶ。
人間の体の60%以上は水からできているから、その水の分子に電磁波を当て、水素原子から返ってくる微弱なNMR信号を解析すると、内蔵の様子などが見られる。これが、磁気(Magnetic)共鳴(Resonance)イメージング(Imaging), MRI。
これまでもMRI検査を受けたことはあったけれど、ボケーッと、どういう仕組みなのかすら考えたことが無かった。
私たちの体をはじめ、全ての物質は原子から成り立っていますね。
「量子」とは、原子やそれを形作る電子、陽子、中性子、ニュートリノ、クォークなど、ふだんは隠れて見えない不思議な物理法則(量子力学)に従い、一つ二つと、数えられるかたまりのこと、だそう。
MRIの技術も量子力学の研究成果なんですね!(結びついていませんでした,,)
2025年は、量子力学が誕生してから100年となる節目の年「国際量子科学技術年」だそうです。(私は知りませんでした,,)
それを記念して作られた、理化学研究所の特設サイト「量子と量子技術」を、せっかくなので、じっくり読みましたよ♪
「重ね合わせ(1925-1935)」「スピン(1925-1928」「量子もつれ(1935)」「NMR技術(1938)」「MRI(1973)」「量子テレポーテーション(1993)」などなど、ここ数年よく聞く言葉がたくさん。
でも、どんな理論なのか、ちゃんと調べたことが無かった。
とってもわかりやすく紹介されていますので、ぜひご覧ください!
量子力学の理論に通じる、不思議なこと、不可思議なこと、身の回りではたくさんあります。でも、今は、私がそう感じる、私はそう思う、ということで良いかなと思っています。
それより何より、
今週、私の心を最も揺さぶったのは、こんなにもたくさんの研究者が、こんなにも長い間、こんなにも情熱をもって、様々な仮説を立て、立証し、反証し、「未知」を探求し続けているということ。
このことに胸が震えたのです。
量子コンピュータの写真を見ると、美しくて、儚くて、涙が出そう。
各国で開発競争にしのぎを削っていますね。
「未知」の領域そのものが変わる可能性があります。
便利さもさることがながら、安心安全な世の中になることを切に願います。
前述のHP「量子と量子技術」では、たくさんの、どれも素晴らしい研究が紹介されていますが、一つ、期待と驚きをもって抜き出させていただくなら、
私たちの体内で行われる酵素反応でも、「量子トンネリング」という現象が役立っているという説があります。量子トンネリングとは、本来なら越えられないエネルギーの壁を、粒子がすり抜けるように移動するふしぎな仕組みです。たとえば、ふつう化学反応が起こるためには、分子が「エネルギーの壁」を乗り越えるだけの力(高い温度など)が必要です。ところが、量子トンネリングが起こると、この壁をまるで「抜け道」のようにすり抜けることができるため、反応が進みやすくなります。このようにして、生物の体温のような低い温度でも、必要な反応がスムーズに起こっている可能性があると言われています。
(中略)
研究が進めば進むほど、生命と量子のつながりはますますおもしろくなっていくでしょう。私たちが見ている世界が、また大きく変わるかもしれません。
こういうお話を聞くと、ワクワクします!
生命と量子のつながり、宇宙と量子のつながりといったところでの、さらなる発見を心待ちにしています。
そして、様々な専門分野の、それぞれの研究者による研究過程や成果が、今後、重ね合わさって、スピンして、もつれて、融合した時に、思いもよらない何か新しいものが生まれるような、そんな期待をしています!
研究者の皆さんへ敬意を表し、愛を込めて応援しています。
ボケーッとしていないで、素人なりに、科学に関心をもち、このワクワクする「未知」の世界を、子どもたちはもちろん、自分も一緒に探求していきたいと思いました!というnoteでした。
最後まで読んでくださって、ありがとうございました。
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これからも、どうぞよろしくお願いします。
Header poster courtesy of MEXT and RIKEN "Quantum and Quantum Technology" special site.
