【量子力学入門】二重スリット実験の間違った解説を正す【数式無し】

人生の価値

こんにちは、砂金です。

今まで与えられた概念をぶっ壊しましょう。

そして自分で理解しなおしましょう。

何故人は生きるのか?

これは人類の最大の疑問だと思ってます。

私はよくネットで調べたりするんですが…

ざっと調べるとこの3種に分かれる感じでしょうか。

1.神(に値する存在)による試練

2.未来人によるシミュレーション

3.宇宙による偶然 =つまり意味はない

どれも一定の支持を得ていますけど…

私は現状、どれも否定するつもりはありません。

ただ一つ言えるのは

論理の無い理由は信用ならない

ということだけです。

だから私はひとまず、

科学的、数学的で信用できそうな

量子力学を学ぶことにしました。

量子力学

人が生きる意味を、

科学的に、数学的に知りたい方が避けて通れない学問

それが

量子力学

ただこれには数多くの罠があります。というのも、

その人の解釈が間違っていたり、

理論に基づいているようで説明が間違っていたり、

様々なフィルターを通して間違った情報(罠)に

はまってしまうことがあるからです(経験談)

私も情報元には注意を払っていますが、
この記事は私の現時点での解釈であることをご了承ください。

それでは、間違いが無いように注意しながら

量子力学入門を始めていきましょう。

二重スリット実験

量子力学で超有名な実験を紹介します。

「二重スリット実験」

下で紹介するDr.Quantum(おじいさんの名前)の動画は、

説明があいまいで明らかな間違いがありますが、

視覚的に分かりやすいし、量子力学の面白さが分かります

5分程度で見れます。

※ただし、やはり間違いがある点には注意(後ほど解説します)

2重スリットの実験

これも動画を見ていない方へ簡単に説明しますと…

1. 量子は、”波”動的な性質と、”粒子”的な性質とが重なりあっている(二重性)

2. 量子は”観測”されると波動的な性質が消えて、粒子的な性質に定まる

※2はこの動画の間違いですので、次に解説します。

二重スリット実験におけるよくある勘違い

Dr.Quantumによる二重スリット実験トンデモ解説

「節操のないサイト」Dr.Quantumによる二重スリット実験トンデモ解説

このサイト様で詳しく解説してくれていますが、

少し言葉が難しい…ので

ここでは必要な情報だけ抜き取ります。

まず、この動画を見ると

「量子が”人に見られた”ことで”粒子になった”んだ!」

と2つの勘違いをしてしまいますが、

それは否定されています。

正しくは、

「量子が”観測機と相互作用した”①ことで”干渉縞の条件が崩れた”②

です。

まず①

”人に見られた”ではなく

”観測機と相互作用した”

観測によって干渉縞が消えたことは間違いない事実ですが、

ここで量子力学での”観測”とは、

”人が見ること”ではなく

”観測機が量子と相互作用すること”

と説明します。

※詳細な説明は下記より。

ーーー

今日の量子力学において、不確定性原理でいう観測は日常語のそれとは意味が異なるテクニカル・タームであり、観測機のようなマクロな古典的物体とミクロな量子物体との間の任意の相互作用を意味する[1]。したがって例えば、実験者が観測機に表示された観測値を実際に見たかどうかといった事とは無関係に定義される。

不確定性原理WIKIより引用(WIKIに飛ぶ)

ーーー

つまり、人が見ていることは関係なく、

量子は観測機によって干渉縞が消えた。

ということになります。

次に②

”粒子になった”のではなく

”干渉縞の条件が崩れた”

この実験結果を見てほしい。

干渉と識別の相補性(谷村省吾) – 名古屋大学多自由度システム情報論講座より引用

(a)と(b)は単一スリットでの実験結果です。

穴が一番近いところに点が密集していますが、

それ以外のところにも点が飛ぶことに注目してください。

これは

回折という波の特徴

を表しています。

Dr.Quantumの動画のように一本の線にはなりません。

次に、(c)の二重スリット(観測無しでは

綺麗な干渉縞ができています。

そして、(d)の二重スリット(観測有りでは

干渉縞ではなく、壁全体に点が飛びます。

Dr.Quantumの動画のように、はっきり二本の線ができるということはないのです。

よく見ると、

(d)は(a)と(b)が合わさった模様になっているように見えます。

干渉縞はできなくなったが、

波の特徴は残っている

ということです。

つまり、観測されたことで粒子になった訳ではありません。

(波としての性質は残っている)

この実験でも、量子は一つずつ発射していますが、

これらの結果によって

”量子1つでも、粒子と波動の二重性を持つ”

ことが証明されました。

これで大きな勘違いは解消されたはず。

・量子が”観測機と相互作用した”ことで”干渉縞の条件が崩れた”

・量子1つでも、粒子と波動の二重性を持つ

「何故、干渉縞の条件が崩れたのか?」について。
今の所、観測をするにあたり、
観測される側に影響をまったく与えないというのは不可能で
この影響(ずれ)によって位相がずれる
ということのようです。

最後に

量子力学の入門に相応しい

二重スリット実験の紹介でした。

今回、勘違いの元凶であるDr.Quantumの動画を出したのは

量子力学ではこれが普通なのだと

多くの勘違いを生み出してしまっているからです。

なるべくわかりやすく…

でも正確に…

と探りながら記事を書きましたが

やはり説明の難しさを感じます。

今後も自分の理解が進み次第追記していきます。

しかし、この記事で少しでも

あなたの量子力学への疑問が晴れれば幸いです。

また、間違いのご指摘やこの記事の感想

大いに歓迎します。

SNSやこの記事でのコメントをお待ちしております。

一応、VRブログとして今後やっていくつもりの当ブログではございますが

VR

量子力学

この2つは似ている気がするんですよね…

個人的に好きなジャンルでもあるので

ちょくちょく話題にあげていきます。

この記事は以上になります!

最後までお読みいただき感謝いたします!

参考URL(私の量子力学勉強のキセキ)

量子力学の勉強をしたい方は参考にどうぞ!

・各種Youtubeの動画

いきなりURLではありませんが、

本文中に挙げた動画以外にも、関連する動画は一通り目を通しました。(書ききれないくらい)

やっぱり動画は視覚的で面白いですね。

入門として動画は悪くない。

ただ証明も視覚的なので、そこは下記サイトで補いましょう。

http://noexit.jp/tn/saiMenu.html

「哲学的な何か、あと科学とか」の、あと科学とか の量子力学メニュー。

私が一番最初に訪れたサイト様。

飲茶という方が書いています。

このブログから本も出してるみたい。SNSもやっているそう。

ブログには式がなく、ポップに話を進めてくれるので読みやすく面白い。

量子力学の面白さが伝わる内容になっている。

哲学メニューも面白い。

入門に最適ですね

※一部間違いが指摘されていますが、とにかく読みやすいので最初に読んでも問題ありません。間違いはそのあと考えれば大丈夫。

https://newphilosophy.net/quantum.html

https://newphilosophy.net/simulation.html

https://newphilosophy.net/simulation2.html

「宇宙の謎を哲学的に深く考察しているサイト」

私が2番目に訪れたサイト様。

一番読み込んでいるサイトです。深い。

特にシミュレーション仮説については、自分の好きなジャンルでもあり納得できるところまで深堀りされているのでオススメできると思います。

http://openblog.seesaa.net/article/435847321.html

「Open ブログ」の量子論のトンデモ

http://hp.vector.co.jp/authors/VA011700/physics/quantum.htm

「量子論/量子力学 …その最前線」

あまり読み込めませんでしたが紹介します。

南堂九史という方が書いています。

Openブログの物量が凄いですね。多ジャンルを攻めてます

ただ、この方の名前で検索するとトンデモ記事が多いと言われています。

私としては、量子力学に関しては難しすぎるので、いろいろ模索しつつも間違いがあっても仕方ないのかなぁと思います。

間違い自体は仕方がないですが、読む側はそれが間違っている可能性も考えながら読まなければいけないので、本当に量子力学は難しいなと思うわけです。(当ブログも同様です)

何に対しても常に疑ってかかれ!

http://taste.sakura.ne.jp/static/farm/science/double_slit_experiment_terrible1.html

「節操のないサイト」Dr.Quantumによる二重スリット実験トンデモ解説

これはかならず読んでほしい。

というのも、多くの方が動画の視聴のみで量子力学を知った気になってしまうけれど、

このサイトではその動画のどこが間違いであるかという解説をしてくれています。

他にも、科学的に間違っている知識を、

何が間違っているのか解説してくれているので、

めちゃありがたいサイトですね。

何に対しても常に疑ってかかれ!

その他の参考URL

二重スリット実験を巡るアインシュタイン/ボーア論争

「二重スリット実験を巡るアインシュタイン/ボーア論争」

この記事を書いた人
サキケン

情報系大学生
VRやAIに夢を広がせています

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