1: 2018/02/26(月) 05:39:48.38 ID:CAP_USER
東北大学(東北大)は、ランダムに並べた構造の中にも隠れた対称性があり、同じ透過確率を与えることを見出したと発表した。
これは従来の光学の多重反射の概念では説明できない結果となる。

同成果は、米国ライス大学のHaihao Liu氏(研究当時:東北大学理学部に短期留学)、東北大学 大学院理学研究科 物理学専攻 博士課程後期のM Shoufie Ukhtary氏、齋藤理一郎 教授によるもの。詳細は、「Journal of Physics: Condensed Matter」に掲載された。

Haihao氏らは今回、AとBの2種類の誘電体多層膜(膜厚が波長の1/4)の電磁波の透過確率を計算した。
通常、多層膜がN層ある場合には可能な多層膜の構造は2のN乗通りあることとなり、電磁波は、異なる膜の境界面では反射(多重反射)が起こるので、透過確率も2のN乗通りであることが考えられる。
しかし、計算結果では透過確率の値は、わずか(N/2+1)通り(Nが偶数の場合。奇数の場合は、N+1通り)しかなかった。

例えば、N=20 だと、多層膜の構造は220=100万通りあるはずだが、計算で得られる透過確率はわずか11通りしかない。

続きはソースで

図:ランダムにN枚並べたAとBの2種類の誘電体多層膜への電磁波の入射、透過、反射の概念図。
iは膜のラベル、Liは膜の種類(AかB)、Iは入射する電磁波、Tは透過確率、Rは反射確率を示す。
2のN乗通りのすべての構造を計算すると、透過確率が取り得る値の種類は(N/2+1)通りしかなかった (出所:東北大学Webサイト)
https://news.mynavi.jp/article/20180223-588560/images/001.jpg

マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180223-588560/
ダウンロード (2)


引用元: 【光学】光学の多重反射概念を覆す光の対称性を発見 - 東北大[02/23]

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2: 2018/02/26(月) 05:45:27.33 ID:++sUrBVM
誰かわかりやすく解説してください

17: 2018/02/26(月) 10:21:32.44 ID:7ED4ecPX
>>2
この世界は我々が神と呼ぶ存在が動かしているシミュレーションであり
自然を観察すると計算量を減らすための手抜きが幾つも見つかる

23: 2018/02/26(月) 14:02:02.70 ID:x4ltxkWM
>>17
前半読んでまたそれかと思ったが
後半読んで実にストンとしっくり来た
最初ごめん

35: 2018/02/27(火) 01:46:23.80 ID:EinSIWgy
>>17
逆だな
手を抜いてるのは人が定義した自然
物理学の方に精密さが足りないことで間違った答えが出る
神はさいころは振らない
神はノータッチ

3: 2018/02/26(月) 05:48:26.87 ID:+dlZswjU
単純な1次元の量子力学の問題に思えるけどなあ

4: 2018/02/26(月) 05:49:18.88 ID:OGXW/w5T
膜間に別の物資が生成された状態で実験しちゃってませんか?

5: 2018/02/26(月) 05:53:34.54 ID:+dlZswjU
>>4
実験じゃなくて、単純な理論計算だって

6: 2018/02/26(月) 05:58:32.92 ID:vVOtn3OU
アインシュタインも言った通り、自然の本質は単純だと言うことだよ。

7: 2018/02/26(月) 06:05:49.63 ID:+dlZswjU
量子力学の確率解釈について来れなかったアインシュタインを出されてもなあ

39: 2018/02/27(火) 11:28:29.86 ID:bSXdzYN1
>>7
相対性理論を完成させられる人が、ついてこれなかったのか?
なんか違うような・・・

40: 2018/02/27(火) 13:39:30.19 ID:+56Fz1HW
>>39
アインシュタインが当時イメージしていた量子物理は確かに否定されたが、
対抗のいわゆる「コペンハーゲン解釈」=ご都合主義的でちょっとバカ入ってるwも実はひっそりと否定されている
まあ引き分けって感じかね
今は計算や実験の技術が20世紀前半には考えられないくらい高度になったおかげで、
量子理論の創設に関わった著名研究者が想像だにしなかった世界が理解されつつある
簡単に書くと、量子現象は確率的に起こるんではなく現象の「見方」によって見えるものが変わる
20世紀は観測によって未来が変わるかのような不思議さが問題になってきたが、
本当はすでに起ってしまった過去の現象でさえも「見方」を変えると見えるものが変わってしまうことが分かった
コペンハーゲン解釈のように観測した瞬間に波動性が消失するということは起こらない
この意味で軍配はアインシュタインに上げてもいいかもな

42: 2018/02/27(火) 14:54:33.22 ID:AvMOAL0q
>>40
> アインシュタインが当時イメージしていた量子物理は確かに否定されたが、

アインシュタインの説、つまり隠れた変数理論の一つによる決定性の回復は間違っていることが実験で証明された

> 対抗のいわゆる「コペンハーゲン解釈」=ご都合主義的でちょっとバカ入ってるwも実はひっそりと否定されている

これはウソ
解釈の違いは実験で区別できるような差異はない
だから解釈であって理論ではないんだよ、理論の違いは原理的には実験による判定が可能だからね
どの解釈を選ぶかはその人がどの解釈が自然だと思うかに過ぎない
だからボーアらのコペンハーゲン解釈でもエベレットの多世界解釈でもその人が好きなのを選べば良いだけの話

> まあ引き分けって感じかね

全然違いますよ、片や実験で反証され、片や趣味の問題として現在の物理学者の趣味が別の解釈に移っただけなのだから
アインシュタインの隠れた変数理論は現代物理学の根幹的な大前提である局所性の前提を放棄しない限り復権できず間違った理論というステイタスは永遠に続く
だが局所性を捨てるということはニュートンの時代のような遠隔作用を持ち込むということであり
現代物理学における基本的で最重要な概念の一つである「場」の考え方を捨てるということ
量子の世界に決定論を回復するために局所性つまり場の概念を捨てるというのは代償が大きすぎるというのが現代の物理学者のほぼ全員のコンセンサス
だから今の時代にアインシュタインの世界観を支持するプロの物理学者などほぼ皆無

> コペンハーゲン解釈のように観測した瞬間に波動性が消失するということは起こらない

起こらないではなくて起こると考えると感覚的に(直感的に)不自然に思える事柄が色々と見つかって来たというだけ
コペンハーゲン解釈は実験では反証できない、新しい実験によって不自然な解釈に思えてくるというだけに過ぎない
コペンハーゲン解釈が実験で反証されるということは現在の量子力学という理論そのものがその実験で反証される時、かつその時のみ

というわけで
君の場合、「コペンハーゲン解釈」とかの言葉を持ち出す前に、理論と解釈との根本的な違いを正しく理解する必要がある

45: 2018/02/28(水) 15:22:46.04 ID:SvVKj+Cv
>>42
>アインシュタインの隠れた変数理論は現代物理学の根幹的な大前提である局所性の前提を放棄しない限り復権できず間違った理論というステイタスは永遠に続く

量子もつれこそ、局所性の前提をぶち壊してるわけだが

なお、ベル基底とされてる|00>+|11>と|01>+|10>をヒルベルト空間の自然な基底で表現すると
|00>=(1, 0, 1, 0), |01>=(1, 0, 0, 1), |10>=(0, 1, 1, 0), |11>=(0, 1, 0, 1)だから
|00>+|11>=|01>+|10>=(1, 1, 1, 1)となるのはわかるか?

46: 2018/02/28(水) 16:33:16.69 ID:Snrju0cr
>>45
現代にアインシュタインが連れてこられたら「なるほど」とうなずいて喜んで(古典的な)局所性を捨てるだろう、という某啓蒙書の煽りがあったな

46: 2018/02/28(水) 16:33:16.69 ID:Snrju0cr
>>42
古臭い教科書の主張を鵜呑みにして理解したつもりになっても意味ないよ
>20世紀は観測によって未来が変わるかのような不思議さが問題になってきたが、
>本当はすでに起ってしまった過去の現象でさえも「見方」を変えると見えるものが変わってしまうことが分かった
↑否定するなり何なりこれに絡んでこないことが最近の情報に疎い何よりの証拠
ボーアらの素朴な「コペンハーゲン解釈」が未だに有効だという主張はネオ・ダーウィニズムが進化論の決定版というくらいバカくさい

8: 2018/02/26(月) 06:06:19.61 ID:yb99rH9S
当然。
通常、多層膜がN層ある場合には、すべての膜が異なっている。
だから、光の経路に応じて、無数の透過確率が発生する。

しかし、今回の理論計算では、すべての膜厚が等しく波長の1/4かつ、
AとBの2種類が、美しく交互に並んでいる、という極めて高度な対称性を多層膜に設定して計算した。
よって、異なる経路を通過してきたはずの光が「偶然」まったく同じ強度をもって干渉しあう、という現象が発生し、
無数の透過確率項が打ち消しあって、簡略化された。

こういった計算を行うのは、現実には多層膜を完全に美しくは作れないので、
本当は複雑な計算が必要なところを、
計算を手抜きするための近似として導入するものだ。
昔、コンピューターが無かった頃の人手計算技術の名残だ。

9: 2018/02/26(月) 06:14:14.07 ID:+dlZswjU
>>8
> AとBの2種類が、美しく交互に並んでいる、という極めて高度な対称性を
> 多層膜に設定して計算した。

A層とB層は交互には並べず「ランダムに」配置だよ
本文と図ぐらい見なよ

14: 2018/02/26(月) 07:43:22.73 ID:5HJK6mKt
光通信復活するん?

15: 2018/02/26(月) 07:53:42.50 ID:L2ry7+Q/
>>1
膜の厚さが同じなら当たり前じゃね?
膜の厚さが異なる場合のみ2^N通りになるはず

31: 2018/02/26(月) 19:43:26.12 ID:wO+8Pnh8
>>15
並べ方で厚みは変わるなぁ

32: 2018/02/26(月) 19:46:31.98 ID:L2ry7+Q/
>>31
1+1で2を作ったときNはいくつととらえるかだな

16: 2018/02/26(月) 09:39:08.71 ID:CwT724e2
特定の厚さに揃えた薄膜で、こさえた多層試料… 造るの大変そう。

28: 2018/02/26(月) 15:52:22.73 ID:ycNPEWyU
フェルミ縮退とボーズ縮退みたいな関係?

30: 2018/02/26(月) 19:12:49.86 ID:cS6NUWAO
ランダムと言いながら厚さ揃えてるんじゃん>>1
しかも2種類だけとか

33: 2018/02/26(月) 19:56:07.36 ID:IZnXhG4J
これによって禿げの反射は減るのでしょうか?

34: 2018/02/27(火) 00:33:28.55 ID:sTNOtEvT
ハゲ曲面での屈折率が変わって頭部が黒く見える、まるで髪があるかのように

36: 2018/02/27(火) 04:15:41.24 ID:FzMUCZxY
高分子の研究に応用できそう

37: 2018/02/27(火) 04:59:08.86 ID:jBKfayj2
全ては対称性を持ち、その対称性は破れる