二重スリット実験で

質問

素人の疑問です。
二重スリットに電子やらの粒子を当てると干渉縞が出来て、
電子の様子を詳しく観測すると、粒子のような振る舞いしか観測できない・・・という件について。

その観測というのが光を当てて観測していると聞いたのですが、そこが疑問です。
光を当てているなら、明らかに物理的な影響を与えていますよね？
じゃあそれは観測するとかうんぬんじゃなくて、
光を当てると波の性質が粒子の性質に変貌する　ということなんじゃないですか？

その観測というのはつまり電子顕微鏡を置いて、機械を起動して記録した　からなのでしょうか？
それとも、電子顕微鏡を置いた段階で影響しているのでしょうか？
極端な話、記録したデータを人間が見なければ、特定されたことにはならないんでしょうか？

また、光以外のなんらかの方法で粒子の位置を追っていっても同じ結論になるのでしょうか？
フラーレンのような比較的大きな物でも似たような干渉縞が出来たと聞きました。
ならば、例えば放射性物質を電子のように放って、実験設備をぐるりと取り囲む検出機で、
放射線を測定して、放たれた物質の速度と検出した時刻と検出器の位置で、
放射性物質の軌道が特定できそうですが、同じ現象になるでしょうか？

二重スリット実験から、
どうして奇妙な結論（粒子と波が重なり合ってる状態）に行き着くのでしょうか？
普通に考えて、実験時に自分で影響を与えてるだけじゃないですか？　納得行かないです。
よろしければお教えください。

回答No.2

noname#175206 · ベストアンサー

>光を当てているなら、明らかに物理的な影響を与えていますよね？

　その通りです。問題は単に当てたときと「観測したとき」の差です。非常に難しい問題を含んでいます（最後で述べます）。

>じゃあそれは観測するとかうんぬんじゃなくて、光を当てると波の性質が粒子の性質に変貌する　ということなんじゃないですか？

　そうだち言うことができないのです（これも最後に述べます）。

>その観測というのはつまり電子顕微鏡を置いて、機械を起動して記録した　からなのでしょうか？

　そうかもしれません。

>それとも、電子顕微鏡を置いた段階で影響しているのでしょうか？

　そうかもしれません。

>極端な話、記録したデータを人間が見なければ、特定されたことにはならないんでしょうか？

　そうかもしれません。

>また、光以外のなんらかの方法で粒子の位置を追っていっても同じ結論になるのでしょうか？

　そうです。

>ならば、例えば放射性物質を電子のように放って、実験設備をぐるりと取り囲む検出機で、放射線を測定して、放たれた物質の速度と検出した時刻と検出器の位置で、放射性物質の軌道が特定できそうですが、同じ現象になるでしょうか？

　そうなります。マクロな物体でも観測していないときに確率的存在になり得るというのが「シュレディンガーの猫」ですね。

>二重スリット実験から、どうして奇妙な結論（粒子と波が重なり合ってる状態）に行き着くのでしょうか？

　現象を説明するのには、そうせざるを得ないのです。

>普通に考えて、実験時に自分で影響を与えてるだけじゃないですか？

　その通りです。

　では「観測」が、どの時点で成立するのか、ということになります。

　それが分からないのです。それを判断するには、「人間が認識する」ということが必要です。

　全てを機械で記録したとしても、その機会の記録結果を人間が見なければ、判断はできません。

　たとえ、機械による記録を、物理学者レベルの高度な人工知能が、現象を完璧に解析して、結果を記述したとしても、人間という観測者に取って結果が確定するのは、人間が人工知能の記述を見たときです。

　ある人間が認識していないものは宇宙に存在していないのと等価であるという極論すらあります。逆にペンローズなどは、人間がいなくても「客観的に確率的存在が収縮する」つまり、人間の観測は波動性や確率性を消すようなケースの一例でしかないという仮説を提唱しています（ちょっと劣勢みたいです）。

　要は、知らないことを知らないままに知る、といったことですので、決着がつかないのです。いつかは、がらりと見方を変えて解決するかもしれませんが、今までのところでは、諸々の仮説は想像の域を脱していません。

回答No.4

chiha2525

疑問を持つことは大切なことだと思います♪

＞普通に考えて、実験時に自分で影響を与えてるだけじゃないですか？
その通りです。
でも電子は変わっていませんから、干渉縞が出きたり出きなかったりするのは、粒子と波との両方の性質を併せ持っているからじゃないかということになりました。

良く分かんないよね、今でもよく分かってないからｗ

回答No.3

hitokotonusi

>その観測というのが光を当てて観測していると聞いたのですが、そこが疑問です。

光を当てて観測しているわけではなく、蛍光板のようなもの(詳細は知りません)に電子が当たると発光するので、その光を見て電子の到着を確認しているということではないかと思います。

＞光を当てると波の性質が粒子の性質に変貌する　ということなんじゃないですか？

最初の“光を当てると”の部分を除くとその通りであろうと思います。
蛍光板のような検出器との相互作用で粒子性が見えているのでしょう。
しかし、各位置での粒子としての検出頻度がそのまま波動としての干渉縞の“強度”(量子力学的には確率密度)を反映していると考えられますから、そのことでこの実験の意義が失われるということはないはずです。

回答No.1

雪中庵（@psytex）

二重スリット実験における粒子性は、「光をあてて観察」する
訳でもなければ、電子顕微鏡で観察する訳でもありません。
スリットの先のスクリーンに、明確に１個ずつ痕跡を残して
電子は消えているのです。
しかし、その「１個ずつ」の痕跡の集合が、スリットの２本線
ではなく、干渉縞を描くところが不思議なのです。

既にスクリーンに消えた電子と、共同して干渉縞を描いて
いるのでもなければ、１個の電子が２つのスリットを同時に
通って、その確率同士が干渉しているか、であって。