大峠の超え方 その5 二重スリット実験について

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さて、大峠の超え方シリーズの続きを書きたいと思います。

水面に石を投げたら波が広がる。
古池や蛙飛び込む水の音。

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波紋が広がって行く風景はなぜか心に響きます。もしかしたら波紋というのは我々が波なのだということを気付かせてくれるからかもしれません。

さて、前回、ど変態のドブロイさんが言った如く、物質も波ということになってしまったとこまで書きました。

物質は粒子であり波である。

普通にさらっとかくとへーそうなんだ。と納得してしまいそうですが、これが良く考えると奇妙奇天烈な話です。そんなにさらっと納得できる話でもない。
今回はそれを書きたいと思います。

前回書いた、物質は波であるということを証明した二重スリット実験。二重スリット実験とは単純な実験です。
電子をこのように電子銃でバキューンと打って、2つのスリット(隙間)に当て、向こう側の壁にどういう跡が残るだろうと観測してみたと言うただそれだけの実験です。

(クリックすると大きくなります。哲学的な何か、あと科学とかから転載)
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要するに水面に石を2つ投げるような実験ということです。
ヤングの干渉実験の電子版です。その結果、その跡が干渉縞になったという実験でした。

実際、最初は1つバキューンと打ったらこういう1個の点が出来た。slit02.jpg

一個の点ができるということは、つまり電子は粒。スリットAを通り抜けて向こう側の壁に当たった粒子だということを示していますね。一つの粒子が観測された。
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まぁ、当たり前の話です。
不思議なのは電子をバキューン、バキューン、何個も打つとしましま模様になっていった。干渉縞が出現したのですた。

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別に電子だけではなく原子を使って2重スリット実験をしても同様の結果になりますた。電子に比べたら巨大な、フラーレンという分子(炭素原子が60個集まってできたサッカーボール状の分子)でも同様の結果になってしまった。

さて、不思議なのは。

干渉するということは何かが2つの隙間を同時に通って出ていかなければ干渉などしないのです。例えばテニスをやる人ならラケットでテニスボールを壁に当てて練習をしたりしますよね。例えば壁にスリットが空いていて、そこからすり抜けたテニスボールが次の壁にあたる。
そういう実験をやったとして、普通に分かることですが。テニスボールはスリットを通過するときにスリットAとスリットBのどちらかしか通り抜けていきませんよね。ボールなんですからどっちか一方を通る。
別にあなたが練習熱心で何個も打ったとしても、1つのボールはどちらかの一方のスリットを通り抜けていくのであって、スリットAとBを同時に通り抜けることなどしません。
しかし、2つのスリットをテニスボールが同時に通り抜けなければ干渉縞ができないのです。

例えば物質であるあなた。
あなたをこのような人間大砲で撃ったとします。

ヒャッハー!
あなたは空中で華麗にスリットを通り抜けて向こう側の壁に、びしゃぁ!とぶち当たり、トマトのようにひしゃげて人型の血痕がついてしまう。
まぁ、当たり前の結果です。

しかし、あなたは粒子ならば、空中でスリットAかBか。どちらか一つしか通り抜けないはずです。
何でその壁にぶち当たった跡が干渉縞になってるんだ?ということです。

人間大砲で撃たれ、スリットAを通り抜けたあなた。
おい。そこのお前!壁にぶち当たった跡が干渉縞になってるじゃないか!
お前は今、いったいどこのどいつと干渉したんだ?言って見ろこの野郎!

ぇえ?
私は今、普通にスリットAをすりっとすり抜けて来ただけだけですよ。誰とも干渉してませんよ。

嘘を言うんじゃない!壁にぶち当たった跡が干渉縞になってるじゃないか。

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あらぁ?本当だ。
なんでだろう?
おかしいな。幽霊とでも干渉したのかな?

実験を良く良く考えると、そういう結果になってしまった。
普通に考えると奇妙奇天烈な話です。

二重スリット実験では、電子がまさか両方のスリットを通り抜けてないよね。。などと思って調べてみますた。どっちのスリットを通り抜けてるかセンサーをつけて調べてみますた。
そうしたらやっぱり電子はスリットAとスリットBのどちらか一方しか通り抜けていなかった。

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。。。。

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意味が分かない。。
物理学者さんたちは頭を抱えてしまったのですた。

それでこの現象を説明するのに、結局こういう解釈をすることになりますた。
かなり苦しい説明かと思いますが。

要するに壁にぶち当たる前の空中に飛行中のあなたは波みたいなエネルギー体で、そして壁にぶち当たった時点で実体がある粒子になる。
電子や原子、分子は、壁に当たって始めて観測されたということになる。跡が残るからです。
つまり物質っていうのは、観測される前には何だかしらないが、とにかく確率的存在で、どこにあるのかさっぱり分からない波のようなものです。フワフワした幽霊みたいなもの。だからスリットもAもBも両方通り抜けられて、干渉する。
しかし、観測された時点(壁に当たった時点)で、どこにあるのか特定され粒子になる。だから壁に粒としての跡が残る。

そういう解釈をしようという話になってしまった訳です。

誰かが見てない時のあなたは、どこにあるか分からない波のようなもの。
誰かが見た時点で場所が確定されて粒子になる。
それが物質とういうものであり、それが我々ということになってしまったのですた。

意味が分かるでしょうか?
これをコペンハーゲン解釈と言います。
ボーアさんと物理学者とそのお仲間の学者さん達が唱えた学説で、デンマークのコペンハーゲン大学の人達が唱えた解釈と言う事でそういう名前がついたのでした。

ここまで宜しいでしょうか。
強引な解釈ですが以上の実験結果はそう解釈するしかありません。

以上の話。
よくよく考えると奇妙奇天烈な話ですが、本当だからしょうがありません。

まだまだ続きます。

本当にありがとうございますた。

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