量子力学で粒子の位置について。

(質問1)
時間0のとき、ある光子は、
原点を中心として、半径Rの範囲に存在する確率が90％だったとします。

それから、1年後には、その光子の位置は、
半径1光年の球と半径(1光年+R)の球で挟まれた球殻のどこかに存在する確率が90％ですか。
光子というのは光速度不変という事情があるので、そうなりそうな気がします。
それとも、光子の位置は、全くわからなくなりますか。

・・・
(質問2)
ところで、「観測して位置が収束する」というのは、位置が完全に収束するわけではなく、収束しているように見えても、小さな範囲を示すだけですか。

例えば、二重スリット実験では、電子がスクリーンにぶつかったところで、点として現れます。
(それまでは、重ねあわせになっています)

その点として見えているのも、確率の波が小さくなっているだけで、本当は、一点に収束しているわけではないということですか。

No.2 回答者： titeiking2014 回答日時： 2023/06/11 14:23

(質問1)

以下の条件が揃っていればそうだと思います
・その光子の速度ベクトルが中心から完全に反対方向（外向き）であること
・１後年先まで空間が歪んでいないこと（重力がないこと）
・光子の進んだ経路が完全に真空であること（物質中の光速は遅くなる）
・観測者が原点に完全に止まっていること
(質問2)
量子力学では広がりを持っているのは波動関数(二乗すると存在確率になる)が広がりを持っているのであり、しかし粒子の存在位置が広がりを持っているとは言っていません(それは不可知)。そして、粒子の位置は広がりを持ったり、自由に位置を移動できるのではなく、存在できる位置も量子化されていて飛び飛びの場所なのです。観測すると、その粒子が取りうる離散的な位置の中で１つの位置(量子状態)として観測されるということであり、そもそも位置が広がっているという概念ではなく、位置が離散的でその内の１つの状態として観測されるという意味です。ちなみに離散的な位置の間の遷移は瞬時に行われる事がわかっています。つまり、古典物理のように粒子が連続的に位置を変えるというイメージは当てはまりません。
ちなみにですが、観測前の粒子の位置は知ることができないだけではなく、そもそも原理的に不可知なのです。たとえばハイゼンベルグの不確定性原理の間違った説明として、「たとえば小さな粒子の位置を観測しようとして電磁波を当てると当てたことにより運動量が変わってしまい、逆に運動量を観測しようとして弱い電磁波を長時間当てると位置が変わってしまうので同時に観測できない」という説明は、「粒子の位置と運動量は決まっているが観測ができない」と言っているのですが、そうではなくて、二重スリットの実験では観測できないだけではなくて粒子の位置と運動量のそのものが確定していないし、観測前は干渉する確率分布の形で広がっているのです。

No.1 回答者： lv4u 回答日時： 2023/06/11 11:42

そもそも、この世の「物質」ってのは、あの世の世界の素材（神が源泉の光みたいなもの）から作られているみたいです。

その神の光の周波数が低くなると、この世の素粒子的なもの（物質）となるのだとか。

なので、波の位置を特定することが難しいように、光子の位置は明確にできないのでしょうね。

まあ、そういう意味で、「あの世」の世界、宗教的な雰囲気がするけど、そういう分野を解明しないかぎり、地球の物理学には未来は無いでしょうね。