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2019.01.29

二重スリット実験の謎「なぜ「観測」によって「結果」が変わるのか?」

以前「シュレディンガーの猫」について調べたことがありました。

「シュレディンガーの猫」については検索いただくとして、簡単に書くと、生きている確率50%、死んでいる確率50%の状況に置かれた猫がいるとして、まだ人が確認していない段階では、猫は生きているか、死んでいるか、分からないですよね。

だから、人が観察していない段階では「半死半生の猫」というのが存在しているとする…という現実にはあり得ない解釈がいわゆる量子力学における「コペンハーゲン解釈」です。

でも普通に考えてそんなことはあり得ないわけで。
猫は生きているか、死んでいるかどちらかしかなく、それは人が観察しようがしまいが同じです。

ところが本日の表題の二重スリットの実験ではこんなことがおこります。

二つのスリットがある薄い壁に向けて電子銃で電子を一個射出します。
そして、壁の向こうに電子が当たったら跡が残る感光板というものを用意しておきます。

電子銃で電子を一個射出すると、壁の向こうの感光板にも一個、跡が残ります。
感光板のどこに跡が残るかは都度バラバラなんだそうですが、それを繰り返すと、感光板にはまるで二つのスリットの両方を電子が通ったかのように、干渉縞ができるんですって。

干渉が起こるということは電子は粒ではなくて「波」だということが言えます。
つまり、電子銃で電子を一個射出すると、そのエネルギーが空間を波のように伝わり、二つのスリットを同時に通り干渉を起こしている…

でもそれならなぜ、感光板に到達したら1個の点に戻ってしまうんでしょうね?
よく分からないけど、つまり電子は「波」と「粒子」両方の性質を持っていて、人間が観測したときは「粒」になる。
エネルギーの状態にあるときは人には観測できない、ってことなんだと私は思っていました。

以上を前提とした上で、二重スリットの実験の謎とは、こうです。

電子銃から一個、電子をスリットが二つある壁に発出して、その向こうにある感光板のどこに到達したかを観測する。
そこまでは同じですが、スリットのどっちを電子が通ったか、分かるように両方のスリットにセンサーを置いておきます。
そうすると、どちらか一つのセンサーだけが反応するそうで、つまり電子は両方を通ったわけではないことが分かります。
で、その実験をすると、なぜか感光板に干渉縞はできないそうです。

ん? おかしいな。
どちらのスリットでも観測できなければ、電子はスリットを通る瞬間は波になっていて、人には確認できない状態になっている証拠になるのですが、実際はどちらかのスリットで確認できるらしいです。
そしてそれを確認するとなぜか干渉が起こらない。

どういうこと?
センサーを置かずにどちらのスリットを電子が通ったか分からない状態なら干渉が起こるんですよね。
観測するのとしないのとでなぜ結果が変わるの? 電子は観測するかしないかで波になったり粒になったりするの? そんな馬鹿な。

私は以前、「こちらのページ」を見て、ずっと電子というのは高速で回転するコインのようなものだと思っていました。
表なのか裏なのかは回転している間は分からない。
でも停止すれば分かる。
シュレディンガーの猫で言えば人間が見ていない間は生死の確率が50%ずつ。でも見ればどちらかは分かる。
電子が波であり粒であることもそういうことなんだろうと漠然と思っていたのです。

でも、この二重スリット実験の謎は、どういうことなのか、よく分からないなぁ。

以下の記事を読むと何となく分かったような気にはなります。
http://hp.vector.co.jp/authors/VA011700/physics/2slits1.htm#totyuu

が、こればかりはこうしてネット検索しているだけではだめですねえ。
本当にどちらのスリットを通ったかをセンサーで観測すると、干渉縞はできないのか。
センサーを使用したことによって何らかの作用を及ぼしてしまったから干渉縞ができなかったのではないか。

驚いたことにネットを検索すると、実は二重スリットの実験の謎は、別に電子でやらなくてももっと大きい分子レベルでも現れることが分かりました。URLを張り付けておきますね。
https://news.mynavi.jp/article/20141202-a068/

あれれ?
としたら、二重スリット実験の謎は、量子力学うんぬんじゃなくて、何かもっと別の物理法則によって発現する現象なのでは?

観測すると干渉しない。
観測しないと干渉する。
なんでそんなことが起こるんだ。
「見ているか、見ていないか」で結果が変わるなんて普通に考えてあり得ない。半死半生の猫じゃなるまいし。
何か別の理屈があるはずなんだよなぁ。

もし答えをご存知の方がいたら教えてください。

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