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2021.04.25

量子力学の二重スリット実験の不思議さについて

テーマ：自然科学・技術・工学(703)

カテゴリ：物理学

表題の件、

いろんな本やサイトで紹介されつくしていますけど、

私なりに、こんな感じの不思議さなのでという例えを思いついたので、

記録しておきます。

2個のサイコロがあり、それらを振った時の合計の目だけに着目して観測、統計をとるとしましょう。

右手に2個もって振った時のサイコロの目の和、
左手に2個もって振った時のサイコロの目の和、
右手でも左手でも、どちらでもよいけれど、1個ずつ２回振った時の目の和、

上記の場合の出る目の合計の確率については、以下の通りになりますよね。
２、１２の場合、２／３６
３、１１の場合、４／３６
４、１０の場合、６／３６
５，９　の場合、８／３６
６，８　の場合、１０／３６
７　　　の場合、６／３６

で、ここからが重要なのですが、
普通に考えれば、
右手に1個、左手に１個をもって、同時に投げた時も
上記の確率（統計的結果）になるはずです。

ところが量子力学が描く世界（ミクロの世界）では、
合計が奇数になる場合しか観測されないというようなことが起こります。（これは例えです。本当にそんなことが起こるのではなく、例えば、そんなことが起こりますということを言っています。）
例えば
２、１２の場合、起こらない
３、１１の場合、８／３６
４、１０の場合、起こらない
５，９　の場合、１６／３６
６，８　の場合、起こらない
７　　　の場合、１２／３６

不思議なのですが、観測した結果はそうなっているのです。
実験器具や観測上の誤差ではなく、その許容される範囲内で。。。。
（例えとしては、合っていると思います。）

なぜそのようなことが起こるのか？
右、左で同時に投げた時だけ、お互いに相互作用するような何かがある。
それ以外のサイコロ振りでは影響を与えることのない、左と右で１個づつもって同時に振った時にだけ影響を与える何かがある。

それを説明するために、複素数の世界を利用した波動関数なるものを使って説明したら、うまく実験事実と合った。というのが量子力学ではないかと。

で、もうひとつ重要な事実なのですが、これらの説明では、あたかもサイコロの出た目の結果を観測して、その和をとって統計を取っているように私は話していますが、二重スリットの実験等では、そもそもサイコロの個別の目を観測することはできなくて、2個を振った結果の目の和だけが観測できるということが重要なのです。
サイコロの個別の目が観測できれば。。。。。　多くの物理学者が、この問題に挑戦してきましたが、今までのところ、2個を振った結果の目の和だけしか観測できない、というのが実験事実のようです。

今朝、思いついたので、記録しておこうと思って、記録しました。