１．ヤングの実験と量子の実験
まず二重スリット実験というものについて説明しなければ、ほとんどの人が分からないかも知れません。
知ってる人には有名だと思うのですけれど。
これは物理学における一分野、量子力学または量子論の実験の一つです。これは私の認識。
しかし実際はヤングの実験と呼ばれるものが先にあります。
これは19世紀初頭、光がまだ粒子説と波動説に意見が対立していた時です。その波動説有利に傾けたような実験がこれでしょう。
太陽光などを単スリットに通した後、複スリット――二重スリット、平行な二つのスリット――に通してスクリーン上に映す。この時、もし光が波であれば明暗の縞が現れるが、光が粒子であれば縞は現れず、中心が最も明るく外側に向かうにつれて暗くなるはずである。 実際に観測されたものは干渉縞を生じることを示した。光の波動性を示す現象である。 水の流れが作るものと良く似た干渉縞。光の波長もこの干渉縞のパターンから計算できた。
太陽光と書いたがもちろん単色光の方が実験するときは良い。
しかし光の波動説は優勢にはなったが、すぐに粒子説に置き換わることはなかった。
だが19世紀中頃には光に対する主流な考え方になっていた。
それでも19世紀の終わり頃にヘルツが波では説明の付かない光電効果を発見した事。
それにに加え、20世紀に入ると、プランクによるエネルギー量子仮説を用いた黒体輻射の説明。
アインシュタインによる光量子仮説による光電効果の説明。
コンプトンによるコンプトン散乱の説明。
粒子説の復活とも言えるような、粒子的な性質が次々と示された。最終的に光子（光量子）、更には量子という名で呼ばれることになった多くの粒子や波動は、粒子と波動の二重性を持つものである、と言う結論が量子力学によりもたらされた。
量子力学という名の、量子という部分に関わってきている実験。
量子。物理、物の理。波と粒子。その分けて考えられてきたものを一つの側面を見ているだけで一緒くたの性質だとしたのが量子という考え方。粒子と波動の二重性とも言われている。
ボーアという人が相補性ということも言っている。相補う性質。排他的――互いに片面しか現わさないというような意味――な性質が相互に補うことで初めて系の完全な記述が得られるという考えのことである。同時に両面は現れないよ、とか。それでも合わせて一つの物だよ。とか。
最初は一部の天才だけの考えであっても物理学者たちもバカじゃない。実験で示されたりしたことは受け入れる。仕方なくかも知れないけれど、現実は受け入れる。受け入れられない人は他へと移っていくんでしょうけれど。
それでは、二重スリット実験は何を確認するためにされたのか。
それは相補性と言ったらいいだろうか。
量子という物の性質の説明。
より正確にいうなら一つの粒子の波動性と言うべき物かも知れない。
そう、一つの、だ。ここがネックだ。
この辺りは説明が難しい。実験がどういったものか、そこで何を確認していたのか、それを見ていきながら説明しようと思う。
基本的には上記で説明したヤングの実験と同質の実験だ。
改良してある点はスクリーン上の検出器が一粒子でも検出されるところだろう。また電子の発生装置も一つの電子を発射していることでしょう。
なぜ一つにこだわるのか。それは波と言うものが、例えば水面波など大量の粒子———水の分子――の集まりで波として構成されている。干渉も当然ながら自身と干渉するという状況を想定していない。にもかかわらず、量子とは単独で干渉するという謎。これを明確に人々に知らしめること。だからこそだ。
最初は電子でもって実験された。後に光子でも実験されている。
先に電子を用いたのは、当時光子を一つづつ分けることが出来なかったからだろうか？
その詳細は分からない。
量子としての実験であるため、スリットへ向けての照射された電子や光子はスクリーンで検出されるまで一つであるように調整されると二重スリットを通過した際も単独で通過したと考えられる。最初と最後が一つならば途中も。
そのためデータを大量に集めた際にスクリーン上でそれらが干渉していたら、それは単独で干渉したと言えると考えたわけです。
二重スリットの一方と他方からの波が強め合えば振幅の腹として、打ち消し合えば節として、干渉縞が観測されます。
音で例えるなら、振幅の腹とは振動している部分、節とは動いていない場所、と言ったところだろう。
そして単独の量子は二重スリットの一方と他方から波を同時に発生させているわけです。
だからこそ干渉するのだという。
物理学者たちが不思議に思ったのは単独の――たった一つの――量子が二重スリットの一方と他方の両方に同時に影響されてスクリーン上に干渉縞を作っていることです。
しかし実際に実験で干渉縞が出来ているため、それが正しい世界の姿だと納得させています。
参考: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』
自分で最初に書いた文より良かったので一部コピペしたが保存前にPCがいかれてデータが残ってません。
あしからず。
