シュレディンガーの猫って結局どういう意味?わかりやすく解説

物理学



「シュレディンガーの猫」


物理学を知らない人でも聞いたことはあるのではないでしょうか。


猫を実験で殺しちゃうの?


パラレルワールドの話?


などなど、聞いたことはあるけどよく分かってない。


そんな人のために超わかりやすくライトに解説します。

シュレディンガーの猫が生まれた背景

量子力学では観測するまで量子がどこにあるのかわからない状態で可能性として重複して存在している。


つまり量子の状態は不確定で確率的というのが現在では一般的で有力な解釈になっています。



ですが、この解釈が発表された当初はアインシュタインを初め否定的な物理学者が沢山いました。


そんなわけあるかい!と笑


空を見ていないときもそこに月があるのは決まってるじゃろがい!と


そんなときに同じく否定派のシュレディンガー(量子力学では有名な方程式である波動関数を導き出した人)が考えた思考実験がこのシュレディンガーの猫と言われているものです。


量子力学での解釈の一つを否定するために考えられた空想上の実験です。


なので実際に行われている実験ではありませんので、猫は死にません笑

思考実験の内容

中の見えない密閉状態の箱を用意し、その中に猫と少量の放射性物質と放射能を検出するガイガーカウンター、そしてそれに連動して発動する青酸ガス装置を入れます。


放射性物質の原子がいつ崩壊する(放射能を放つ)かは量子力学で確率解釈されます。
すると箱の中の猫はどうなっているかというもの。

これはうまくミクロの世界の解釈をマクロに結び付けた思考実験です。

原子崩壊が起きていればガイガーカウンターが検知してそれに連動し青酸ガスが発生し猫が死んでいる状態になります。

原子崩壊が起きていなければ何も起きず猫が生きている状態になります。


もし量子力学における確率解釈が正しいのであれば、観測するまでは猫が死んでいる状態と生きている状態が確率で同時に存在していることになります。


通常私たちの見ている世界ではそんなことは考えにくく、箱の中の猫は観測する前からどちらかの状態が決定しているはずです。


このパラドックスを指摘し量子力学の確率解釈を否定したものとなっています。

思考実験に対する反応

確率解釈肯定派

観測するまでは猫の生死が重なり合った状態で存在していて、観測した瞬間にどちらかに収束すると素直に解釈しています。

ただし、観測者の基準がないため何をもって観測者となるのかが不確定な点となっています。

猫自体が観測者となって確率を収束させるような気もしますし、意識を持った人間が観測者になるという解釈もあったりします。

その他の解釈

様々な解釈がありますが有名なものとして多世界解釈というものがあります。

これは、猫が死んでいるのを観測する状態と生きているのを観測する状態2つの世界に分岐しているという考え方です。

こうすることで「観測者」や「確率」は関係なくなるので、パラドックスを解決することができます。

この考え方は様々な映画やアニメなどでも取り入れられるようになりましたね。

まさにシュタインズ・ゲートの世界!笑





結局のところ、この思考実験に対する明確な答えは未だにでていません。

しかし現時点においては確率解釈が量子力学において最有力となっています。

この思考実験を考えたシュレディンガーも量子力学からは退いてしまっています。

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