物体の分子はすり抜ける可能性があるのか？確率と物理的な解説

高校の数学の先生が黒板にちっさいチョークを投げて、「物体は分子の集まりやから、いつか奇跡が起きて黒板の分子をチョークの分子がすり抜けるかもしれへんやろ」という話をしていました。このような理論的な質問に対して、物理的な観点から確率が0ではないのか、について考えてみましょう。

分子の集まりとしての物体とは

物体は、分子という小さな粒子の集まりで構成されています。物質の性質や状態（固体、液体、気体）は、これらの分子の配置や運動によって決まります。分子同士は結びついており、その間には力が働いています。この力のため、通常の状態では分子が物体をすり抜けることはありません。

物理学では、このような現象が起きるためには非常に高いエネルギーが必要とされます。たとえば、分子が互いにすり抜けるには、分子間の結びつきや障害を破るようなエネルギーが必要です。これが自然状態ではほとんど発生しない理由の一つです。

量子力学では、粒子（例えば電子や分子）の位置が確定しているわけではなく、確率的に分布していると考えられています。このため、非常に小さなスケールであれば、物体が一見不可能と思える動きをすることがあります。これが「トンネル効果」と呼ばれる現象です。

トンネル効果は、粒子がエネルギー障壁を「すり抜ける」ような現象で、例えば電子が障害物を越えて別の場所に移動することができます。しかし、この現象は非常に微小なスケールでしか起こらないため、チョークのような大きな物体には適用できません。

物体が分子の間をすり抜ける確率は、非常に低いもののゼロではありません。量子力学の世界では、分子や原子が障害物を越える現象が確率的に発生することがあるため、理論的には不可能ではないのです。しかし、日常的なスケールの物体に関しては、この確率はあまりにも小さすぎて実際に起こることは考えにくいと言えます。

例えば、チョークの分子が黒板の分子を「すり抜ける」といった現象が起きるためには、極めて高いエネルギー状態や特定の条件が必要です。日常生活ではそのような状態に達することはほぼないため、物体がすり抜ける現象は現実的ではありません。

物体が分子の集まりであるため、理論的には分子間を「すり抜ける」可能性がゼロではないものの、その確率はあまりにも低いため、実際にはほとんど起こらない現象です。量子力学的な確率の話が関わっているとはいえ、日常の物体に関しては、このような事象が実際に発生することは考えにくいと言えます。