シュレーディンガーの猫についてもう少し

アインシュタインは、重ね合わせというものを納得できなくて、シュレーディンガーの猫という思考実験を提案したとのことです。コペンハーゲン派は、生きてもいるし、死んでもいる、2つの状態が重ね合わさった状態にある、ふたを開けるという観測行為で生死が確定するとの回答です。現代では、コペンハーゲン派に軍配が上がっていますが、
私（質問者）は、当時のアインシュタイン様にもう少しつっこんで欲しいことがあります。
箱の中の猫が、ニャーと鳴けば、これは生きている証拠になり、重ね合わせが崩れたことになりますが、しばらくして、鳴かなくなったとき、死んだから鳴かなくなったのか、鳴き疲れて一休み（生きている）なのかわかりません。これは、重ね合わせ状態が復活したのか、当時のコペンハーゲン派はどう回答するでしょうか。

No.6 ベストアンサー 回答者： ibm_111 回答日時： 2019/11/23 15:11

シュレーディンガーの猫を連続的に観測すると，結果が変わるのか，という話になると思いますが，結論はよく分かりません．

キーワードは量子ゼノン効果です．
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%87%8F%E5%AD%90 …
要するに，連続的に観測すると状態が固定されてしまって，動かない，という話ですが，
「量子ゼノン効果」は観測されてるという話があったり，
理論的には可能だが実際には観測できないとあったり，
よく分かりません．

これをシュレーディンガーの猫に適用すると，
特に変わらないよ派
https://www-conf.kek.jp/past/QMKEK/past/QMKEK1/H …
猫は死ななくなるよ派
https://www.excite.co.jp/news/article/Tocana_201 …
http://michiaki.hatenablog.com/entry/20110919/13 …
http://www005.upp.so-net.ne.jp/yoshida_n/kasetsu …
「猫は死ななくなるよ派」のサイトは若干怪しいですが，一応載せておきます．

この回答へのお礼

量子ゼノン効果とは、驚きです。これを、見れば、サイコロの出目を観測するのと、量子を観測するのとに明白な違いがあると言えます。「観測とは、確率の波を収束させることである」：やはりこれに尽きるのでしょうね。
これを否定するのは、キリスト教徒に神は存在しない、光速を超えるものもあると議論を吹っ掛けるようなものなのですね。


カミオカンデにおいて、陽子の崩壊確率は1/１０の30乗年であり、大量の水の中を観測すれば、1年に1個は陽子崩壊の光が見えるはずだが、まだ、観測されていない、連続観測されているので、1/１０の30乗年以上に寿命が延びているのではないか、面白い・楽しい話でした。


以上。ありがとうございました。

お礼日時：2019/11/25 07:27

No.7 回答者： puyo3155 回答日時： 2019/11/23 16:48

量子革命とか読んでみるとこの論争がよくわかりますよ。

＞アインシュタインは、神はサイコロを振らない、そのような理論は、何か欠陥・不足があるのではないかと主張していたと承知しています。初期条件が決まれば、計算で結果が予測できるはずだ。このような時代の中で、重ね合わせとは何？

その通り、古典論ではどう考えても、たどり着きません。
しかも、観測問題は、確率ではないですし。

＞猫が鳴くのを聞いただけで、重ね合わせが崩れたなら、その先は何？。この先は、計算で予測できるのでお任せくださいというのか、丁半ばくちのサイコロでさえ予測できるのに、量子ときたら、やっぱり計算できないではないか。それ故、君たち（コペンハーゲン派）は、未熟なのではないかとやり込めたのではないでしょうか。

やりこめていませんよ。頭が古くて、理解できなかっただけです。

＞私（質問者）は、以前は、重ね合わせは、無意味な議論だたと思っていましたが、

あながた無意味と思おうと、それがこの世の事実なので、意味がない議論ですね。
１００年前に決着がついた話です。古典論では説明できないということですね。

この回答へのお礼

熱い回答ありがとうございます。

頭が古くて、理解できなかったのは、私（質問者）も、その通り、アインシュタイン様も理解できないのだからなおさらです。私（質問者）が無意味といったの言いすぎでした。大変申し訳ございませんでした。

「観測問題は、確率ではない」というのは、新鮮且つ重要な知見です。この辺からあたってみようかとおもいます。

重々、申し上げます、熱い回答ありがとうございました。

お礼日時：2019/11/23 18:45

No.5 回答者： kothimaro 回答日時： 2019/11/22 23:28

シュレーディンガーの猫の思考実験は、次のとおりです。

　まず、蓋のある箱を用意して、この中に猫を一匹入れます。箱の中には猫の他に、放射性物質のラジウムを一定量と、ガイガーカウンターを1台、青酸ガスの発生装置を1台入れて置きます。
　もし、箱の中にあるラジウムがアルファ粒子を出すと、これをガイガーカウンターが感知して、その先についた青酸ガスの発生装置が作動し、青酸ガスを吸った猫は死にます。
　しかし、ラジウムからアルファ粒子が出なければ、青酸ガスの発生装置は作動せず、猫は生き残ります。
　「一定時間経過した後、猫は生きているか死んでいるか」と言う問題です。

　ラジウムは、原子番号88の元素で元素記号は Raです。安定した同位体は存在せず、天然には4種類の同位体が存在します。
　ラジウムはアルファ崩壊してラドンになります。アルファ粒子は、陽子2個と中性子2個(ヘリウム4の原子核)からなります。アルファ粒子は不安定なラジウム核のアルファ崩壊にともなって放出されます。
　この様に、ラジウムはアルファ崩壊して、原子番号と中性子数が2減り質量数が4減るので、ラドンとなります。

　実験に使用するラジウムの全ての粒子の状態を正確に把握出来れば、実験時間内に一つでもアルファ崩壊を起こすか否か計算出来ます。その場合、猫は生きているか死んでいるか結論が導けます。それが、果たして可能なのでしょうか。

　量子力学では、粒子は波として表現し計算します。
　ドブロイは、物質を物質波の方程式①「λ= h/mV」(λ=波長・ h=プランク定数・m=物質の質量・V=物質の速度)と表現しました。
　これについての詳細は、 ドブロイの物質波 を参照下さい。

　この様に、全ての物質は波長と速度で表され計算されます。これを波動関数と言います。しかし、この「ドブロイの物質波」の方程式は、次の様な困難(=不確定性原理)を抱えています。
「不確定性原理」は、②「h/2π(パイ)m<Δx×ΔV」と表現されます。
h=プランク定数=6.629069×10^－34J*s(ジュール×秒)・π(パイ)=円周率3.141592・m=物質の質量(単位：㎏)・x=波長(単位：ｍ)・V=速度(単位：ｍ/秒)です。
　言葉にすると、「物質の位置を正確に確定しようとすると物質の速度が不確定になり、逆に物質の速度を正確に確定しようとすると物質の位置が不確定になる」です。

　この「不確定性原理」により、ラジウムの波長と速度を正確には確定出来ません。その為、量子物理学では、ラジウムのアルファ崩壊の過程を正確に計算することが出来ず、アルファ崩壊が実験時間内に一つでも起こったかについて、イエス・ノーの結論は出ません。
　ただ、確率的に、ラジウムのアルファ崩壊は60％起こり40％起らなかったとしか言えません。つまり、ある現象が起こったか起こらなかったかと言う相容れない2つが重なり合った状態として結論を表現するしかありません。

　冒頭に戻ります。量子力学では、アルファ崩壊が起こった確率が60％・起こらなかった確率が40％なので、実験後猫は60％死んでおり40％生きていることになります。しかし、猫が死んでいるか生きているかはお互いに相容れません。生きているか死んでいるかしかないのです。

　この様に、実験に使用するラジウムの全ての粒子の波長と速度を正確に記述することが出来れば、その中で所定時間内にアルファ崩壊する粒子があるか否か計算し結論が出ます。実験後、猫は生きているか死んでいるかはっきりします。
　しかし、量子力学の手法では「不確定性原理」により、ラジウム全ての粒子の波長と速度を正確に記述することが出来ず、所定時間内に実験に使用するラジウムの中の粒子がアルファ崩壊を起こすか否かは確率でしか表現出来ません。従って、猫は60％死んでおり40％生きていると言う矛盾した結論となるのです。

　シュレーディンガーは、量子力学の確率的表現を巨視的に見ると矛盾に陥ることを「シュレーディンガーの猫」の思考実験で表現しました。

詳細は、下記のホームページを参照下さい。
http://catbirdtt.web.fc2.com/syuredelinnganoneko …

No.4 回答者： ナッキーナッキー 回答日時： 2019/11/22 16:02

これは、思考実験というより、例え話として考えた方がよいと思います。

量子力学においては、未だに観測とはなにか、が分かっていません。
そもそも、この話では、人間が主体となり、猫はあくまでも”物”として扱われています・・・
・・・つまり、猫は観測の主体ではないとして取り扱われています。
しかし、猫にも”観測”能力があり、猫が猫自信を観測していれば、
最初から猫の状態の重ね合わせなど起きないはずですね。

この回答へのお礼

観測能力のあるものが中に入れば、重ね合わせは起こらないということですね。
他には、犬、猫など哺乳類は当然として、蛇、トカゲなど爬虫類も脳があるので観測能力を持っている、
さらに、ミミズ、さらに原始的な線虫も、小さな脳を持っており、自分の生き死には理解できるので観測能力を持っているといえそうです。
要は、生き物を実験に使ったら、だめですよということですね。

ありがとうございました。

お礼日時：2019/11/23 10:11

No.3 回答者： puyo3155 回答日時： 2019/11/21 21:58

シュレーディンガーの猫っていうんだから、アインシュタインは関係なく、シュレーディンガーの思考実験ですね。

これはもともと、ミクロの現象をマクロに結びつける思考実験をもって、コペンハーゲン派の量子論に対する解釈の矛盾を説く例示だった。つまり、シュレーディンガー自身が、量子論の完全性に懐疑的だったわけですね。

それが長い年月でコペンハーゲン解釈がどうやら正しいとなり、シュレーディンガーの猫は、むしろミクロの現象の不思議さを説明するための例示に使われるようになりました。シュレーディンガーもびっくりですね。

なので、質問は、登場人物がこの実験をどういう視点で見ているかがいまいちよくわからず、答えが難しいですね。
いずれにせよ、現在の量子論を学べば、少しは感覚がわかるかと思いますよ。

この回答へのお礼

どういう視点で見ているかについて
アインシュタインは、神はサイコロを振らない、そのような理論は、何か欠陥・不足があるのではないかと主張していたと承知しています。初期条件が決まれば、計算で結果が予測できるはずだ。このような時代の中で、重ね合わせとは
何？。猫が鳴くのを聞いただけで、重ね合わせが崩れたなら、その先は何？。この先は、計算で予測できるのでお任せくださいというのか、丁半ばくちのサイコロでさえ予測できるのに、量子ときたら、やっぱり計算できないではないか。それ故、君たち（コペンハーゲン派）は、未熟なのではないかとやり込めたのではないでしょうか。

私（質問者）は、以前は、重ね合わせは、無意味な議論だたと思っていましたが、
量子コンピュータなるものが出てきて、重ね合わせは無視できない　と思い知るようになりました。

以上、考える機会を与えてくださり、ありがとうございました。

お礼日時：2019/11/23 14:12

No.2 回答者： エビス 回答日時： 2019/11/21 10:35

猫の声を聴くと言う事は、箱を開けて目で見ると同じ観察をしています。

あなたが箱の中の猫を気にすると、重ね合わせ状態は崩れます。

この回答へのお礼

ありがとうございました。
あなたが箱の中の猫を気にすると、重ね合わせ状態は崩れます。

いったん気にかけたら、重ね合わせ状態は崩れるということですか。
この先、鳴こうと鳴くまいと、結果は、丁半のサイコロを転がしたのと同じ話になるのでしょうか。
確率論と重ね合わせの違いは、おぼろげながらわかるようなわからないような話ですね。

お礼日時：2019/11/21 11:19

No.1 回答者： Mokuzo100nen 回答日時： 2019/11/21 09:41

＞ニャーと鳴けば、

ニャーと泣いても箱の外に聞こえなければ同じ事で、重ね合わせが続きます。
ニャーと泣いたのが聞こえれば、蓋を開けたのと同じことで、重ね合わせが解消します。

この回答へのお礼

ニャーと泣いたのが聞こえれば、蓋を開けたのと同じことで、重ね合わせが解消します。
ありがとうございました。

お礼日時：2019/11/21 10:11