「シュレーディンガーの猫」では何が言いたい？
シュレーディンガーの猫｜何が言いたい？どういう意味かわかりやすく解説
「シュレーディンガーの猫」は、量子力学の不確定性原理を批判するために考えられた思考実験です。
この実験では、箱の中に猫と放射線、青酸ガス発生装置を入れます。放射線は50%の確率でα崩壊を起こし、そのときに青酸ガス発生装置が作動して猫が死んでしまいます。
観測するまで放射線がα崩壊を起こすかどうかはわかりません。そのため、箱を開けるまでは、猫が生きている状態と死んでいる状態が重なり合った状態にあると考えられます。
つまり、箱を開けるまでは、猫は生きているとも死んでいるとも言えない、ということになります。
シュレーディンガーの猫の意味
シュレーディンガーは、この実験を通して、量子力学の不確定性原理を批判しました。 不確定性原理によると、量子力学の世界では、ある粒子の位置と運動量を同時に正確に測定することはできません。 シュレーディンガーは、この不確定性原理をマクロの世界にまで拡大すると、猫のように生きるか死ぬかのどちらかであるはずのものが、両方の状態が重なり合った状態になるという奇妙な結論に至ります。 シュレーディンガーは、この奇妙な結論は、量子力学の不確定性原理に矛盾するものであると主張しました。
シュレーディンガーの猫の様々な解釈
「シュレーディンガーの猫」の解釈は、さまざまに議論されています。
「観測によって状態が確定する」とする解釈
この解釈によると、猫の生死は、箱を開けることによって確定します。
箱を開けるまでは、放射線のα崩壊が起こっているかどうかはわかりません。しかし、箱を開けることで、α崩壊が起こったかどうかを知ることができ、その結果、猫の生死が確定するのです。
「状態が重なり合ったままである」とする解釈
この解釈によると、猫の生死は、箱を開けても、状態が重なり合ったままであると考えられます。
観測によって状態が確定するのではなく、状態は常に重なり合ったままで、観測によってどちらの状態であるかを知ることができると考えるのです。
「どちらの解釈が正しいのかはわからない」とする解釈
この解釈によると、どちらの解釈が正しいのかは、まだわかりません。
量子力学は、マクロの世界ではまだ十分に検証されていないため、マクロの世界に不確定性原理がどのように適用されるのかは、まだ明らかになっていません。
「シュレーディンガーの猫」の現代的な解釈
現代では、「シュレーディンガーの猫」は、量子力学の不確定性原理を理解するための思考実験として、重要な役割を果たしています。
この実験は、量子力学の世界では、私たちの常識では考えられないような現象が起こり得ることを示しています。
また、「シュレーディンガーの猫」は、量子力学と現実世界の関係を考えるうえでも、重要な示唆を与えています。
シュレーディンガーの猫｜量子力学と古典力学の差異
量子力学と古典物理学の違いは、簡単に言うと、「観測によって物質の状態が変化するかどうか」です。
古典物理学では、物質の状態は、観測しなくても常に確定しています。例えば、箱の中にいる猫は、観測しなくても生きているか死んでいるかのどちらかです。
一方、量子力学では、物質の状態は、観測するまで確定していません。例えば、箱の中にいる猫は、観測するまでは生きている状態と死んでいる状態が重なり合った状態にあります。
この違いを、「シュレーディンガーの猫」の思考実験を使って説明しましょう。
「シュレーディンガーの猫」は、箱の中に猫と放射線、青酸ガス発生装置を入れた思考実験です。放射線は、50%の確率でα崩壊を起こし、そのときに青酸ガス発生装置が作動して猫が死んでしまいます。
観測するまで放射線がα崩壊を起こすかどうかはわかりません。そのため、箱を開けるまでは、猫が生きている状態と死んでいる状態が重なり合った状態にあると考えられます。
つまり、箱を開けるまでは、猫は生きているとも死んでいるとも言えない、ということになります。
これは、古典物理学ではあり得ない現象です。古典物理学では、猫は観測しなくても生きているか死んでいるかのどちらかです。
量子力学では、この現象を、「観測によって物質の状態が変化する」と考えることで説明しています。
箱を開けることによって、観測者が猫の状態を知ったことになります。その瞬間に、猫の状態は生きている状態か死んでいる状態のどちらかに確定するのです。
この考え方は、非常に奇妙に思えるかもしれません。しかし、量子力学の実験結果は、この考え方を支持しています。
例えば、双スリット実験では、光は、観測するまで粒子でも波でも両方の性質を持っていることが観測されています。
これは、光の状態が観測によって変化することを示しています。
まとめ：シュレーディンガーの猫｜何が言いたい？どういう意味かわかりやすく解説
シュレーディンガーの猫とは、量子力学の考え方を説明するための思考実験です。量子力学では、観測者が観察するまで、物体の状態は確定せず、複数の状態が重ね合わさっていると考えられます。
この実験では、箱の中に猫と放射性物質が入っており、放射性物質の崩壊によってガスが放出されるか否かで猫の生死が決まるという設定です。しかし、観測者が箱を開けるまでは、放射性物質の崩壊が起きたか否かが確定せず、猫は生きている状態と死んでいる状態が重なり合っているとされます。
これは、量子力学における不確定性原理を示すもので、観測することで物体の状態が確定するという考え方に対する疑問を投げかけています。シュレーディンガーは、この実験を通じて、「不確定性原理に従う放射線を使っているので、猫も観測するまで生きているかも死んでいるかもということになるけれど、実際はどちらかに確定しているはずではないか？」という疑問を投げかけたとされています。
ただし、この実験は思考実験であり、現実世界で行われるものではありません。量子物理学の不思議な現象を理解しやすく説明するためのものであり、実際の猫を使った実験ではありません。これは、量子力学が観測されることで状態が確定するという理論を疑問視するための示唆的な実験です。
