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「箱を開けるまで、猫は生きても死んでもいる」。有名な言い方ですが、そのまま日常の猫を想像すると、何が問題なのかがかえって見えにくくなります。
シュレディンガーの猫は、量子の状態の記述を大きな物へ広げたら、どんな問題が生まれるかを問う思考実験です。1935年にシュレディンガーが示した話で、実際に猫で確かめるための実験手順ではありません。
目次
箱の中の設定を整理する
箱の中に、猫、放射性の原子、その変化を検出する装置、毒を放出する仕掛けがあると考えます。一定の時間内に原子が崩壊すれば仕掛けが働き、猫が死ぬ。崩壊しなければ猫は生きている、という設定です。
原子の状態と、装置、猫の状態を結び付けることが、この話の要点です。猫の話の背景と、原子と猫を合わせた状態の記述は、物理学者C. S. Unnikrishnanの論考でも扱われています。
「まだ知らない」と、重ね合わせの違い
箱に赤か青のカードを一枚入れてもらったとします。中を見ていない人は色を知りませんが、入れた人は知っているでしょう。これは、どちらかに決まっている結果について、知識がないという話です。
量子の重ね合わせは、そのような未知の結果を表すだけのものではありません。複数の状態を組み合わせた記述が、干渉などの量子特有の振る舞いにつながります。
猫の思考実験では、原子だけに使っていた量子の記述が、相互作用を通じて装置や猫を含む系全体へ広がったら、私たちが一つの結果を見ることとどうつながるのかを考えます。
半分ずつの猫になるという意味ではない
生きた部分と死んだ部分が体の半分ずつある、という話ではありません。量子の状態の記述と、私たちが観察する一つの結果の関係が問題になります。
また、「猫はいつでも必ず生と死の50％ずつ」という一般法則でもありません。思考実験の時間や条件に応じて確率を設定しているのです。
観測は、人間の気持ちで世界を決めること？
量子の測定では、対象と測定装置の相互作用が関わります。人間が意識して見たことだけを、特別な力として置く必要があるわけではありません。
猫の話から「強く願えば現実が変わる」「見ていない物は存在しない」と進むと、物理の議論とは違う主張が加わります。量子論が何を予測するかと、言葉から連想する物語を分けてみましょう。
デコヒーレンスは、どこまで説明する？
大きな物は、周囲の環境と多く相互作用します。デコヒーレンスは、その相互作用によって、特定の状態の間の干渉が見えにくくなる仕組みを扱います。
ただし、これだけで「その一つの結果がなぜ選ばれたか」という測定の問題を、あらゆる解釈で完全に解決したと言うわけではありません。測定を巡る議論は、Stanford Encyclopedia of Philosophyの解説でも整理されています。
解釈と、実験で確かめる予測
状態の収縮を重視する説明や、多世界解釈など、量子論をどう理解するかについて複数の考え方があります。「観測した瞬間に世界が枝分かれする」といった一文だけで、すべての解釈を同じ話にまとめない方が理解しやすくなります。
猫の思考実験が面白いのは、見慣れた大きさの物を持ち込んで、計算の記述と日常の経験のつながりを問い直したことです。「不思議な猫がいる」で終えるより、何を記述し、どんな結果を観察するのかを考えると、問題の輪郭が見えてきます。
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