星塚研究所

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2重スリット実験ってあるじゃん?

1: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/23 21:49:28 ID:7reIK5sY
2重スリット実験って、結局観測することで量子の行動が確定するって事でFAなの?新事実とか見つかってないの?
そんな人間原理な結果が正しいの?

2: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/23 21:52:22
観測とは、観測する側とされる側の相互作用だからね
影響を与えない観測はありえないっつーことっす

なので、例えば何かしらの方法で観測したとして、その結果を人間が
見なかったとしても、確定してまっせ
人間が見る見ないは関係ないっす、そんなに人間偉くないっす

じゃ。
3: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/23 21:54:16
>>2
まぁそれはそうなんだろうけど、じゃあ何故観測した途端に量子の行動が変わったのが分からない?のよね
その行動が変わった理由が判明しているなら知りたいんですわ
4: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/23 21:56:14
>>3
それは観測装置を置くことによって、電子なら電子の波動関数が変わるからっすよ
5: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/23 21:58:58
あー、やっぱり観測の機材を設置することでなにがしかの変化があったって事なのか、まぁそれが一番それっぽいよな

8: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/23 22:06:34
やっぱミクロな世界は意味不明な法則があるんやな、さっぱりやで
9: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/23 22:10:57
偉い人が、巨視的な法則が当てはまらない小さな粒子に対して、
波動関数というものを定義して、確率的な分布を表す方法を見つけたのさ
これは凄いことなんだぜ
11: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/24 00:45:47
波動関数ってのは便宜上で,実際に存在すると思ってる物理学者は少ないそうだが

観測することによって確定するというより,自由度の大きな系との相互作用によって不確定性が失われるという解釈が主流らしい
12: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/24 00:56:31
>>11
Exactly!
13: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/24 01:08:39
観測できるものは粒子状の電子だけであることを理解しておく必要がある
本来電子は無限に広がったいくつかの波が重なったものであるわけだけどもその波が観測領域に集まった場合に粒子として観測される
だから観測することによって結果に影響を与えるというよりは粒子状の電子のみ観測してるんだから粒子としての性質しか見えてこない
観測できなかったものは波として干渉縞を作る

時間を消す前の波動関数を眺めてみると粒子ってのがどういう状態か見えてくると思うよ
14: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/24 01:30:52
>>13
俺の解釈は、ちょっと違って、議論を呼ぶ波束の収束などというものは
考えずに、単に観測した時に粒子として現れる確率が波動関数によって
与えられているというイメージ
波として広がっていたものが観測した瞬間に粒子に「なる」感じではない
17: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/25 00:38:08
>>13
観測できないのに「波である」と言うのは馬鹿であることを理解しておく必要があるw
41: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 20:48:03
>>17
ちょっと言葉は悪いが的確すぎワロタ
43: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 20:53:26
>>41
干渉を起こすのが波の関数になっているから波としたんだよ。
45: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 20:57:53
>>43
仮想的な波を定義すると確率が予測できるねという発見をしたのは事実だけど、
その波自体が観測できる実体のあるものだと思ってる?
18: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/25 00:38:48
量子論(というか物理自体)専門外だけど…

二重スリットの実験で電子一個を打ち出した場合は必ずスクリーンの一点と電子が相互作用するの?

と言うのは、直感的には打ち出された電子がスリットの穴の部分以外と相互作用するとスクリーンに到達できない、つまりスクリーンに点が現れないはずだが

・電子を一個打ち出すたびにスクリーンの一点に必ず電子が到達する

・電子を一個打ち出たびに、電子がいずれかスリットを通り抜けられた場合は、スクリーンの一点に電子が到達する(電子がスリットを通り抜けられずにスクリーンに到達できない場合がある)

この2つのどちらが正しいの?
素人向けの量子論のサイトを読んでも書いていなかった
まあ自分的には後者が正しいと思うけどね
19: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/25 00:44:11
>>18
後者で正解
20: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/25 01:07:34
>>18
後者も厳密に言えば、

スクリーンがあることによって、電子の波動関数の分布が変わり、その分布に
基づいた出現確率によって、スクリーン上に電子が粒子として現れたり
現れなかったりする
ってイメージじゃないかな
21: 17 2013/09/28 02:54:26
>>18,19
電子がスリットを通り抜けない場合もあるんですね
それを示すにはスリットが開いた板自体も、スクリーンにすれば分かりやすいと思うのですが

打ち出された電子が、スリットが開いたスクリーンのスリット以外の部分に当たるとそこに点が現れて、
スリットを通り抜けた場合はその先のスクリーンに点が現れる、
という事になるかと思います
この時、電子がスリットを通り抜けるか否かは確率的な解釈になるんでしょうね

スリットの大きさや間隔を変化させた場合それに応じて電子がスリットを通過できる確率がどう変化するか興味深いです(おそらく計算で求まるのでしょうけど)

スリットの大きさを変えずに、スリットの間隔を変えるだけでも確率が変化する気がします

スリットの間隔の変化で確率が変化するとしたら、
スリットの見かけの面積が広い場合と狭い場合とで比較して、両者のスリットの間隔を調節すれば、
スリットの面積が狭い方が電子が通り抜ける確率が高くなる、
というような状況も作れる気がします
24: 18 2013/09/28 03:35:31
>>21のレスは名前欄及びレス先の数値が1つずれていましたw
訂正します
>>21は>>19>>20へのレスです

訂正のついでになりますが…

「二重スリットの実験」については、
スリットが開いた板を置かずに、
単にスクリーンに向けて電子を打ち出し続けたらスクリーンにはどの様に点が現れるか?
も考えるべきだと思います

スリットの板が無い場合も、電子がスクリーンと反応した事を示す点は、任意の範囲に任意の確率で分布する事になるかと思います
直感的には、スリットの板が無い場合は、
点は円形の範囲に現れて、その範囲の中心ほど点が多くなる、
と言う結果になりそうです

しかし、その結果については、電子を打ち出した方向のバラツキに起因すると考えるのと、
電子の波としての性質に起因すると考えるのを分ける必要があると思います

つまり前者は、毎回全く同じ方向に電子を打ち出すのは困難なので、その方向のバラツキがスクリーンの点のバラツキになって現れるという事です

しかし、量子論的には、後者について考えるのが本質では無いかと思います
現実には実験が困難だとしても、電子を全く同じ方向に打ち出した場合、スクリーンにはどの様に点が現れるかという事です(スリットの板は無しで)

スリットの板は無しで、
電子を全く同じ方向で何度もスクリーンに打ち出した場合、 スクリーン上の点は1点に集中するか、それとも任意の範囲に任意の確率で分布するかでしょうか
後者の方が量子論的で面白いと思いますが
25: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/28 03:54:48
>>24
スリットがない実験系において、スクリーン上での波動関数の分布に応じて
観測されます

基本的に波の干渉は起きないので、中心の確率が最も高く、同心円状に
なるかと思います
32: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 18:44:55
>>24
>電子を全く同じ方向で何度もスクリーンに打ち出した場合、

この場合でも、一点に集中することはなく、波動関数の時間発展のとおりに
分布します。
量子力学では、量子ゆらぎ(不確定性原理)のために粒子は外場がない場合でも
等速直線運動しません。この量子ゆらぎを含めて、粒子がどのあたりにいるのかを
記述するのが、波動関数です。

電子は等速直線運動しないので、古典力学的な粒子ではありませんが、
「古典」でないだけで粒子です。
また、電子の振る舞いが波動関数で記述されていても、電子が波になることはありません。
単振動する質点を見て、「質点は波になる」と言わないのと同じことです。
ときどき、
「粒になったり波になったりする」とか「粒でも波でもない」とか変なことを口走る人がいるので
気を付けましょう。

33: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 18:50:04
>>32
そうそう、あくまで観測した時に現れる確率が波で表現できるというだけだよね
観測する前に電子がどういう状態になっているかには言及していない
22: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/28 02:59:44
>>21
もちろんスリット上で粒子として現れているものもあるだろうからね
34: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 19:27:41
電子を一個飛ばすと片方のスリットだけを通るのでしょうか。
それとも両方のスリットを通るのでしょうか。
35: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 19:40:38
>>34
正解は「気にしない」です
もっというとどうなっているかはわからないです
そして、知らなくても大丈夫だということです

波動関数は、あくまで、観測した時に現れる確率を量子揺らぎを考慮して
表現したもので、観測する前の電子がどういう経路を通っているかを
説明するものではありません
38: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 20:14:20
>>35
片方のスリットを塞いでみる
つまり1重スリット
すると縞模様はできない
よって両方のスリットを通る
39: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 20:19:58
>>38
いや、ちがいますね
片方のスリットを塞ぐと、スリットが一つしかない状態での波動関数の分布になるだけであって、だから、二つスリットがある時は両方を同時に通過しているはずだとは言えないのです
37: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 20:05:53
誰だ最初に波動関数の収束とか言ったやつは…。
そういう人は観測したら電子はそこに居続けるはずだと思っちゃってんだろうなぁ
40: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 20:26:38
補足すると、波動関数は人間が、確率分布を考えるために数学上定義した仮想的な波です
二つのスリットがあったとき、両方のスリットに有限の振幅(有限の確率)が
あったからといって、実体である電子も両方同時に存在すると言い切ることはできません
波動関数が示すものは、あくまでそこにいる確率(=観測したときに現れる確率)を示しているだけです
波動関数が「通る」=電子も必ずそこを「通る」ことが示されている訳ではないのです
53: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 21:10:44
多粒子でも波動方程式位相空間表示に対するものだけど
その位相空間自体は実空間と対応しているので問題はない
波動関数が単純でないというだけ
58: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 21:20:37
電子にとっての「もの」の形って、結局電位ポテンシャルの形だからねぇ
そういう意味でのスリットの形状が波動関数に影響を与えるわけだから、
ほぼ実空間と考えて差し支えないだろう

60: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 21:24:20
スカラー場が複素数と考えればなんら問題ないわけだが
61: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 21:28:48
>>58,60
意味不明

実空間は複素数だと言いたいのか?
62: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 21:29:50
数学わからないならもういいよ
63: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 21:37:18
数学がわかるようになると
複素関数である波動関数が実空間を通過するらしいw
67: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 22:45:37
>>63
複素数を使うのは、単に位相表現をするためでしょうが…。
ただの、数学的な手法であって、現実世界で使えなかったら意味ないじゃないか。。
69: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 23:05:59
で、複素関数が実空間に存在してそれが干渉するのかな?w
脳内の座標系で考えてるだけだろ。頭の外には出てこない。
複素関数に限らず、例えば|ψ(x,y,z)|^2=ρ(x,y,z)は
その座標の分布確率を表すが、分布関数が実空間に
存在するわけではない。
シュレディンガーも初めはρが電子の形状だと間違えたけどな。
70: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 23:10:42
>>69
だから、いつ波動関数が物理的に実在すると言った?
波動関数を使って現実の実験結果を説明できると言ってるだけなんだけど
ポテンシャルの形に置き換えたスリットを通る状態を仮定して計算できるよね
ってだけ

どうしても、電子の波動関数がスリットを通るといいたい人がいたから、
それくらいならいいんじゃねって感じかと
73: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 23:20:55
>>70
つまり
波動関数は物理的に実在しないけど、波動関数は実空間に実在するスリットを通過する。
これは、ダメだろw
76: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 23:27:45
>>75
だからいつそう言ったよ
そのレスを参照してくれ
81: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 23:42:48
電磁ポテンシャルは実在ですか?
84: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 23:51:16
>>81
場として実在するでしょうな
83: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 23:47:55 id:Tvb1fOAx
なんかもう数字が実在するかとかの話になりそう

85: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 23:55:01
波として振る舞うなら波の性質を持つことを認めたらいいのに
86: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/29 23:56:49
>>85
だれも認めないとは言ってないと思うけど
87: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/30 00:01:26
電磁ポテンシャル場が実在で波動関数場が実在でない理由は?
波動関数シュレーディンガー方程式の解であるという定義であれば

実空間に複素数場を考えたとき(いわゆる第二量子化前の電子場)は
その場は実在ですか?
88: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/30 00:12:24
物理学なんて全部抽象化された概念なんだから全て実在なんてしてないよ
89: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/30 00:12:57
じゃあなんで電子場だけやたら否定したがるのかね
91: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/30 00:24:09
電子が粒子として振る舞うのは原子に取り込まれているときだけだと思うのだが
92: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/30 00:24:55
光電効果

93: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/30 00:47:12
物理学で言えるのはその物理量がオブザーバブルであるかどうかだけだよ
それが実際に実在するのかどうかは哲学にでも任せればいいよ
その点では波動関数そのものはオブザーバブルではないので電磁ポテンシャルとは区別されるべき量だよ

95: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/30 00:53:15
>>93
実空間に複素数場を考えたとき(いわゆる第二量子化前の電子場)は
その場は実在ですか?

電磁場の量子化は電磁ポテンシャル場に対して行うよね?
96: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/30 01:09:47
>>95
だから実在かどうかなんて物理屋の俺は知らないよ
人の話を聞けない子はおじさんあまり好きじゃないよ
その複素数場がオブザーバブルかどうか自分で考えてみるといいよ
97: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/30 01:12:42
ったくねぇ
物理は実証できるものについてのみ実在を認める学問だというのに
98: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/30 01:15:04
オブザーバルかどうかもわからんのかw
103: ご冗談でしょう?名無しさん 2013/09/30 01:34:35
>>97
実在という言葉は難しいと思うのよ
確かに物理学はデータの存在は認めるし何かしらの形で実在するってこともまあ認めるだろうよ
けどそれがポテンシャルなどの形そのままで空間に存在しているかどうかまでは言えないよ
実在って言葉は実際に存在する、つまり空間にそれがその形で存在するか否かを問う言葉だと思うよ
だからそう簡単に使っていい言葉だとは思えないよ
まあ結局はどうでもいいことだけれども   よ

>>98
笑ってるところ悪いがオブザーバルじゃなくてオブザーバブル(observable)だよ


参考文献

http://uni.2ch.net/test/read.cgi/sci/1379940568/