二重スリット実験の解釈

まとめました。
物理 量子力学
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Masahiro Hotta @hottaqu
量子力学の一般解説でほぼ必ず登場する二重スリット実験がありますよね。1個1個の電子をばらばらと図のような2穴スリットを通すと、沢山の電子が衝突した後のスクリーンには波のような干渉縞が起きる実験です。 pic.twitter.com/mOxXCA7XiV
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Masahiro Hotta @hottaqu
一方、どちらの穴を通ったかを測る測定器を置くと、同じように電子を投げても、干渉縞が消えてしまうという実験です。 pic.twitter.com/NXXpyhdyly
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Masahiro Hotta @hottaqu
この実験は、量子論を扱う科学哲学の一般向けの書籍にも仏教学者の佐々木閑さんの「科学するブッダ 犀の角たち」にも出てきます。この現象に対して、電子を観測すると波動関数が収縮して干渉縞が消えるという説明があるのですが、実はこれは正しくない説明なんですね。 世間に流布したよくある誤解。
Masahiro Hotta @hottaqu
佐々木閑さんは特に「意識は波動関数の収縮を起こさない」ことを主張するために、この二重スリット実験を解説されています。しかし測定器が起こすデコヒーレンスが干渉縞を消しているだけで、測定器によってどちらかの穴を通るただ1つの波動関数に収縮しているわけではないのです。
Masahiro Hotta @hottaqu
測定器と電子の相互作用によって、系の波動関数は|Ψ>=|電子は上の穴を通過>|電子が上にいると測定器が記録>+|電子は下の穴を通過>|電子が下にいると測定器が記録>という純粋状態になるだけで、(電子+測定器)の全体としては、波動関数に収縮は起きていないのです。
Masahiro Hotta @hottaqu
この|Ψ>という状態で電子だけの状態に注目すると、上の穴を通った状態としたの穴を通った状態の古典的な混合状態になるので、スクリーン上の干渉縞が消えてしまうのです。波動関数の収縮は起きていないのです。
Masahiro Hotta @hottaqu
より正確にはスクリーンと電子の相互作用も考えるべきでして、何回も実験した最後には(電子+測定器+スクリーン)の全体が純粋状態になってます。
Masahiro Hotta @hottaqu
つまり(電子+測定器+スクリーン)の全体系が|電子は上の穴を通過>|電子が上にいると測定器が記録>|スクリーン上部に電子が到着>+|電子は下の穴を通過>|電子が下にいると測定器が記録>|スクリーン下部に電子が到着>という純粋状態になっているわけですが。結果は同じで干渉縞は消えます
Masahiro Hotta @hottaqu
波動関数の収縮は系に関する知識の増加に過ぎないので、意識をもつ主体がいて初めて起きます。観測者が重ね合わせの中のただ1つの成分を経験することが波動関数の収縮なんです。今の場合、デコヒーレンスで生じた混合状態の中からただ1つの成分だけが抜き出される過程こそが、波動関数の収縮。
Masahiro Hotta @hottaqu
世間に流布している多世界解釈の理解に対する誤解の指摘も含めて、この波動関数の収縮については下記記事を参照してみて下さい。 mhotta.hatenablog.com/entry/2015/02/…
リンク Quantum Universe 28 users 25 デコヒーレンスは多世界解釈の観測問題を解決しているわけではない。 - Quantum Universe デイビッド・ドイッチュがあちこちで「量子コンピュータが圧倒的に速いことは多世界解釈が正しい証拠」と宣伝しており、またそれを扇動的に扱う科学記事も人気を集めているため、世間では多世界解釈は完成された量子論解釈と誤解している人がこの10年くらいで増えてしまったように思う。 多世界解釈では宇宙全体を記述するただ1つの波動関数が実在しており、図1のように時間とともに様々な宇宙の量子的線形重ね合わせに進化する。 ここに出てくる各宇宙に異なる計算作業を分担させて巨大な並列計算を量子コンピュータは行うために古典コンピュ

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