量子論的な状態の重ね合わせ、ってどういうこと?というタイトルですが、僕にとっては二重スリット実験がとても興味あるんですよね。つまり左のスリットを通り抜けた状態と右のスリットを通り抜けた状態が、重なっている!!!という訳ですからね。
今回も、僕が今、解りかけたことを備忘録でメモに残すものです。
・光の粒子性をめぐる歴史一覧
1905 アインシュタインの光量子仮説
1909 アインシュタインが光の粒子と波の二重性を提唱
1922 コンプトン効果の発見(これで電磁波の粒子性が確認された))
( 〜場の量子論へ: 1928年、ポール・ディラックが電磁場の量子化を試みたことから始まり、この理論の主要な進展は1950年代に量子電磁力学(QED)の導入へとつながった。)
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以上の光の粒子性→光子という存在は置いといて、電子の波動性に関して書いて行きます。
・電子の波動性をめぐる歴史一覧
1924 ド・ブロイの物質波(パイロットウエイブ)仮説
1925 シュレーディンガーの波動力学(方程式の確立)
1926 ボルンの確率解釈
1927 電子線の回折干渉実験
1930 シュレーディンガーの特殊相対論的量子力学からツイッターベヴェーグンクの発見
1935 シュレーディンガーの猫を提唱(確率的解釈を批判するための思考実験)
1952 デビットボームの量子ポテンシャル(パイロットウエイブ)
1957 エヴァレットの多世界解釈
1961 1974、1989 二重スリット実験
1966 ネルソンによる確率力学の発表
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量子の特徴的であり不思議なものに「状態の重ね合わせ」というのがあります。
サイコロ二つをカップに入れ、伏せて振ってから、カップを上げると「丁」「半」のどちらかが出ます。カップを伏せて振っている状態を「重ね合わせの状態」と呼んでいます。それぞれの出る確率が0.5ずつの状態です。(確率は全て合計すると1になることが大事ですね。0.5+0.5=1)
SNSでお笑いの画像でこんなものがあります。

左から読むのと、右から読むのと意味が真逆になる文章ですが、これも読者が左右のどちらから読むかで意味が「好き」「嫌い」に分かれます。日本人は縦書きだと右から読むことを教育されているので、その確率は等しく0.5ではないかも知れませんが…。
でもこれって量子的じゃありませんよね?。不思議でもない普通の日常的な話です。観測するまでは状態の重ね合わせが起きていて、観測された途端に、どちらか一方の答えが出るなんて、ワザワザ考えるのかは、光子や電子の2重スリット実験を説明するためだったのです。
・二重スリット実験:ファインマンはこれを「量子力学の精髄」と呼んだ。