二重スリットを通過する電子の観測方法とは？
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二重スリット実験の別スレッドがありますが、論点が違うので別スレッドを立てます。
実験を解説したホームページや動画がありますが、
「観測」方法をわかりやすく具体的に説明したものが見つけられません。
例えばこんなイメージ図がありますが、スリットを通過する電子を横からセンサーで観測しています。
https://xn--ccke5d6a8fj3i7afn.com/wp-content/uploads/2017/06/%E9%87%8F%E5%AD%904.jpg
電子に何かの素粒子を当ててその散乱具合を見るのでしょうか？
それだと素粒子の当たった電子が状態を変えてしまいます。
またはこんなイメージ図があります。電子の通り道に何らかのセンサーを置く。
http://noexit.jp/tn/img/slit5_b.GIF
例えばコイルの中を電子が通れば起電力が生じてセンサーで観測できそうですが、
それだと電子のエネルギーを奪ってしまいます。
いったいどうやって観測しているのか。
観測＝電子と何らかの相互作用が発生 が前提だと思うのですが、
素人向けの説明では「観測」というあいまいな言葉ですませて、
何の相互作用もないけれど見ることで結果が変わるといった誤解を誘っているように思えます。
実際のところどのような観測方法があるのでしょうか？
ご存知の方がいればおしえてください。 素人向けの量子論入門書買うと
必ずこの二重スリットでてくるけど
相手が素人とは言え説明がとても雑
マトモなの見たことない
この人ホントは分かってなくて
テキトーに書いてるんじゃないかな？
とか思うこと多い 電荷も質量もある電子が移動すれば
電磁場・重力場の変化を発生させている訳だから
センサーなんて人間向けのもの作らなくても
周囲の物体が必ず情報を受け取っている
この時点で観測と何が違うのか そもそも真っ直ぐ飛ばした電子が
観測で波が収束したときにもどうして進行方向からちょっとズレたところにある
スリットを通れるのか？
素人的にはそういうところが分からない ＞電荷も質量もある電子が移動すれば電磁場・重力場の変化を発生させている
物理の観測とは物理量の測定、電子の位置の測定ならばどの空間の範囲に在るかということ。
例えば1平方ｍ板に当たったと観測しても板のどの部分に当たったか分からない
この場合の不確定性原理は位置観測の不確定範囲と運動量観測の不確定の関係式になる。
＞真っ直ぐ飛ばした電子
それは古典力学の電子の場合であって、量子力学が適用される電子はまっすぐ飛ばない。
拡散または回折していくと言う方が正しい。最近、日本人が実験で検証した。
電子の運動量が非常に大きくなれば、古典力学の電子に近くなるが
その場合はどちらか一方のスリットを狙えるから二重スリット実験にならない。 >>7
ありがとう
>>6にも書いた通り素人なので
全然わからなかった 元日立研究者の外村彰さんを調べたらどうか。その手の実験的検証で、第一人者だったらしいから。俺もネットで調べてて解説が明快だと思って名前から検索したら、有名な専門家だとわかった。
確かセンサーを付けると電子の衝突した場所が特定のとこになるのが、センサーを付けないと電子の衝突点は一見バラバラに見えるが繰り返すと点の位置がある領域に集中して回折したかのような模様が出てくる。
その電子銃は１個の電子を発射できるものらしいから、これが電子の量子性を初めて検証したものという評価らしい。 量子論では光子も真っすぐ飛ばない
光の伝搬速度ｃは光子の速度平均といえる。 >>10
>>1が聞きたいのはセンサーを付けた場合、センサーが電子に何の相互作用・影響を及ぼすか
という事らしい >>12
センサー付けると、電子の衝突点による模様は干渉縞にはならないらしい。 位置センサーの種類がいくらあっても電子位置の精度に対して不確定性原理が適用される
センサー設計には必要かもしれんが何の相互作用とかメカニズムは不要、キミが
普遍的な原理を認めるか認めないかだけ。
量子力学の原理は特定の相互作用とかメカニズムに依存しない。
例えばセンサーの位置精度がスリット間隔がより大きければどちらを通ったか
識別不能だから干渉縞が現れる。
実際に人間がセンサーの位置観測に付き合う必要もない、スリット間隔より短い
波長（＝精度）の光を照射しているだけでも干渉縞は消える。
波長の長い電波の照射では消えない。 >>13
それはわかってるよ
イッチも俺も知りたいのは
「観測」
という行為の
「何が」
量子的振る舞いを収束させてしまうのかだよ
例えば赤外線センサーなら赤外線を飛ばしてる訳だから当然電子に干渉して収束するわな >>14
俺の物理リテラシーが足りないだけかも知れんが、矛盾してね?
その説明だと
短波長照射→干渉縞消える
長波長照射→干渉縞消えない
でいいんじゃね？
前段で相互メカニズム不要とか普遍的な原理を認めるだけ
とか言ってるけど波長によって結果変わってんじゃん ちなみに俺の認識だと短波長だろうが長波長だろうが電子に対して照射した以上は量子的振る舞いは収束し干渉縞は現れない
だと思ってたが
違うのか?
マクロ物質が量子的振る舞いをしないのも波長に関係なく素粒子同士が干渉しまくって収束してるものと理解してたが 光学顕微鏡の光の波長と距離分解能の関係を調べてみれ 波長で観測可能か否か=電子を確率の波で居させるか収束して粒にさせるか
変わるんだね
アリが㌧ 1です。
解決しました。
●素人である私の疑問点は次のようなことでした。
二重スリットやらシュレディンガーの猫やらの話を読むと、
＞ただ見るだけで、観測対象に影響を与えてなくても、状態が変わってしまう。不思議なことがあるのだよ。
と書いてあるように思えてしまい（思い込んで）、
光を当てて反射光を観測するのなら、光が当たることで状態が変わるのはわかるけれど、
この二重スリットのお話は、光を当てたりせず、ただ受動的に見るだけで変わると言っているようだ。
いったい、影響を与えないのになぜ状態が変わってしまうのか？
というかどうやって影響をあたえずに観測しているのだ？
と思ってしまったことなのです。
たぶんわざと誤解を誘う書き方をしているのだと思いますが、
その術中にはまっていたようです。
●私が得た回答。
＞影響を与えずに観測しているとは言っていない。
m9(^Д^) だまされおったな。
そうだったのか。まあ疑問は解決したしすっきりした。
●解決のきっかけ。
つぎの動画（１：５１あたりから）を見て、
https://youtu.be/Da-2h2B4faU?t=1m51s
素粒子の観測のために、電磁波当ててるじゃん。
観測対象に電磁波があたるから状態が変わるって言ってるじゃん。
そうだったのか。
シュレディンガーの猫は、見られたから死ぬのじゃなくて、見るために電磁波を当てられたことで状態が変わるってことか。
それなら納得できる。
当然だ。 >>20
前スレで見てる時って何だよと突っ込んだ者です
量子力学を如何にもオカルティックに表現するから誤解を招くんだよね
観測について良い例えが何だかの書籍に書いてあったけど、
水温計でプールの温度測る→問題ない
水温計で1滴の水の温度を測る→水温計自体の温度に引っ張られてマトモな計測できない
小さい物ほど正確に測れない、観測（計測）という行為が対象物に影響してしまう
いい例だと思います ちなみにシュレの猫は
「人類が見たから月はそこに有る」
レベルの例え話で、
「素粒子が重ね合わせの状態」
で観測して収束した結果、素粒子が検知されればガスを発射して猫を殺す（検知されなければ猫は死なない）
猫が重ね合わせになってる訳じゃなく、観測する前は確実に猫は生きてるといえる 二重スリットのそれぞれに偏光フィルムを置き、片方からは水平方向に振動する光子（電子）
のみが、片方からは垂直方向に振動するの光子（電子）のみが通過するようにする。
そうすると検出器で観測しなくても、光子（電子）の波動性は失われ、スクリーンの干渉縞も
消失する。
これは光子（電子）がスリットを通過する際に、水平振動か垂直振動かという情報を付与
され、通過経路があきらかとなるため収束し、波動性が失われた結果と考えられる。
スリット通過に偏光フィルムを使用することで、波動性を失った光子（電子）が、スクリーン
に衝突する直前に、偏光フィルムを４５度振動になるように設定して再び通過させると、
光子（電子）は４５度に振動するもののみとなってしまい、スリットを通過する際に
得た経路情報を失い、再びスクリーンに干渉縞をつくるようになる。
量子で観測が成立するということは、いったいどういうことか？
誰も正確な答えを出していないのではないか。
測定器、検出器が結果を表示した時か？それを人の目が捉えた時か？
脳が認識した時か。観測者は人でなければならないのか、動物では？
人工知能ならどうか。
「何の相互作用もないけれど見ることで結果が変わるといった誤解」
本当に誤解なのか？
意識は観測対象に作用を及ぼすと、ドイチェも考えていたと思う。 観測っていうのは停滞なわけね。
留まるということ、スリットを観測対象として固定して留まらせれば
そこに停滞が生まれて電子が観測される。
スクリーンも同じ停滞の効果があるわけ。
で停滞の意味は観測行為による時間の停滞だといえるんだお。
観測行為は観測対象を観測者にとっての過去へ追いやる行為なわけ。
距離の観測は時間の巻き戻しだからね。
これで時間の停滞が生じて電子が現れるのですよ。
いずれにせよ、時間を考慮せんと観測行為の影響は絶対に分からんと思うよ。
逆に時間を考慮すればわかるかもしれんね。 >>24
この話は聞いたことない
詳しく知りたいんだけど
>スクリーンに衝突する直前に、偏光フィルムを４５度振動になるように設定して再び通過させると、
光子（電子）は４５度に振動するもののみとなってしまい、スリットを通過する際に
得た経路情報を失い、再びスクリーンに干渉縞をつくるようになる。
この部分、
45度偏光フィルムを通過する前に、垂直・水平振動のみの光子に振り分けされてるのに再び45度振動の光子が現れる（通過できる）のはナゼ？！ 時間の概念を取り入れれば終わりだよー。
勿論観測者にとってのね。
スリットは観測者にとっての過去、時間の巻き戻し。
時間を考慮しないからちんぷんかんぷんなままなんだよね。 >>26
この種の実験は量子の「遅延選択実験」と言われている。
偏光フィルムのあるスリットを通過した時に、水平振動・垂直振動という
情報を付与されて通過経路が確定するため、まちがいなく波動から粒子へ収束したはずの光子（電子）が、スクリーン衝突前に斜め偏光を受けることで、波動性を取り戻す。
このことは、斜め偏光を受けることで過去に起きたはずの収束が変更されることを示している。すなわち、今起きたこと、あるいは未来に起きることが過去を書き換える例と言える。
水平偏光は水平振動の光子（電子）を選択的に通過させ、垂直偏光は垂直振動の光子（電子）を選択的に通過させる。この二つを重ねると光子（電子）は通過できない。
しかし、水平偏光と垂直偏光の間に、斜め偏光を入れると、光子（電子）は減じるが
通過できるようになる。
直交した偏光を重ねると光子（電子）は通過すできないが、直交してない偏光を重ねても、
光子（電子）は減じるが通過できることによる。
これは、偏光を受けた光子（電子）は過去の情報を消去されるかららしい。
スクリーン衝突前に偏光を受けた光子（電子）は、過去を書き換えられるように見えるから
不思議である。
素人の私にはこれが精一杯。
観測や、収束の問題は、専門家でも匙を投げているわけだから、一刀両断にわかりやすく
説明するのは無理でしょう。 >>28
すごい。過去を素直に書いてますね。
その辺大変感動いたしました。
私の考えと共通するものを感じました。
レスしてくれてありがとう。 物理学者は、多世界解釈や、量子と人の意識、観測問題について語りたがらないけど、
その辺がおもしろいところだよね。
専門外の人間には無責任に妄想できて。 >>30
人の意識は一部の人間が突っ込んで解明しようとしてるよ
書籍
心は量子で語れるか
量子力学で生命の謎を解く（オススメ）
なと >>28
波
↓
偏光F通過
↓
縦と横に震える粒になったよー
↓
更に45度偏光F通過
↓
わーい波に戻ったよー
謎すぎる >>28
縦と横に震えるなら、それは粒子ではなくて波動じゃね？ 謎すぎるもなにも、ノーベル賞級の学者が、光子に実験意図を悟られないために
実験する日は朝から考えないようにすると、なにかに大真面目に書いてあったのを
見た記憶がある。
若い物理学者は、観測問題と収束問題は深く立ち入るなと言われているくらいだから、
俺たちは深く考えず、妄想をたくましくするくらいがちょうどよい。
なお、レーザーポインタがあれば、干渉縞は比較的簡単に見られるし、偏光フィルムを
使えば、検出器などを使用しなくても、干渉縞が消えるのを見ることができる。
たぶん。 この実験がもっと明るみに出りゃあなあ。
時間と深い関係があるよ。
波動はもともと時間的には対称性を持っているほうが自然なんだよ。
時間の進みという制限の中では光しか観測できないというだけで
時間に逆らっている波動もあれば
この実験の解釈は容易になるし
それは物理学全体として大きな革命になると思う。 >>38
リンクありがとう。
相対論をむしろ裏付けるだろうね。
相対論規模の巨視的な宇宙全体が量子論に範疇になるかもしれん。
これはエキサイティングであり恐るべき話だ。
宇宙全体が過去方向への波によってできていると考えるわけだ。
それならばビッグバンという概念はいらなくなるんだよね。 時間が一方向だから4次元止まりなんだろうな
この世界は
過去や他の時間軸を観測したり移動したり出来るのは、もう1つ上以上の次元でしか出来ないんじゃないか >>30
でもボーアって晩年は東洋哲学を研究してたんでしょ
あのボーアが研究するくらいだから何かあるはず ☆★☆【神がこのような糞悪党どもを決して許さないであろう】★☆★
《超悪質！盗聴盗撮・つきまとい嫌がらせ犯罪首謀者》
●井口・千明の連絡先：東京都葛飾区青戸６－２３－１６
●宇野壽倫の連絡先：東京都葛飾区青戸６－２３－２１ハイツニュー青戸２０２
【告発者の名前と住所】
◎若林豆腐店店主（東京都葛飾区青戸２－９－１４）の告発
◎肉の津南青戸店店主（東京都葛飾区青戸６－３５ー２）の告発
「宇野壽倫の嫌がらせがあまりにもしつこいので盗聴盗撮・嫌がらせつきまとい犯罪者の実名と住所を公開します」
【超悪質！盗聴盗撮・嫌がらせつきまとい犯罪者の実名と住所】
①宇野壽倫（東京都葛飾区青戸６－２３－２１ハイツニュー青戸２０２）
※宇野壽倫は過去に生活保護を不正に受給していた犯罪者です
どんどん警察や役所に通報・密告してやってください
②色川高志（東京都葛飾区青戸６－２３－２１ハイツニュー青戸１０３）
※色川高志は現在まさに、生活保護を不正に受給している犯罪者です
どんどん警察や役所に通報・密告してやってください
【通報先】
◎葛飾区福祉事務所（西生活課）
〒１２４－８５５５
東京都葛飾区立石５－１３－１
℡０３－３６９５－１１１１
③清水（東京都葛飾区青戸６－２３－１９）
※ 低学歴脱糞老女：清水婆婆 ☆清水婆婆は高学歴家系を一方的に憎悪している☆
④高添・沼田（東京都葛飾区青戸６－２６－６）
⑤高橋（東京都葛飾区青戸６－２３－２３）
⑥長木義明（東京都葛飾区青戸６－２３－２０）
⑦井口・千明（東京都葛飾区青戸６－２３－１６）
※盗聴盗撮・嫌がらせつきまとい犯罪者のリーダー的存在
犯罪組織の一員で様々な犯罪行為に手を染めている >>1
光子1個は見えないですよ。
見えるなら光子群でしょう。 ネトウヨヒトモドキことハゲ田尚ウィキは染色体が47個あるゴキブリウヨ障害者犯罪ヒトモドキである
キチガイゴキブリウヨ遺伝子ハゲ田痴漢レイプ劣等遺伝子一族は絶滅しろ どんな実験もそうなんだけどある量を測定したい場合その測定方法としてそれとは違う物理現象を利用してるんだよ >>1
僕も同じ疑問を持って調べたことがあります。
まずこの浜松ホトニクスのコラムを読んでください。
http://photonterrace.net/ja/photon/duality/
以下抜粋です。
極限まで明るさを絞った光をスクリーン上で検出すると“粒”としてふるまう（左）一方、記録された“粒”の数が増えると干渉縞が姿を現す（右）。これにより光が“波”としてもふるまうことがわかる
さらにこの実験では、スリットの一つを閉じ、一粒のフォトンが片方のスリットだけを通るようにすると、干渉縞が現れないことがわかりました。
これは、ダブルスリットの干渉実験では、一粒のフォトンが二つのスリットを同時に通過して、それ自身で干渉したということを示しています。
つまり、二重スリットにすると干渉縞が現れるが、片方を塞ぐと干渉縞は現れないといっているわけです。
スリットが一つしかないから、どちらのスリットを通ったかが確定するというわけですが、スリットが一つしかないのですから干渉縞が現れないのは当然と思えますね。
ようは、光子を一つづつしか飛ばしてないのに、二重スリットだと干渉縞ができるのが不思議という点に焦点が当たっており、片方を塞いで強制的に片方だけを通す（これによってどちらを通ったかが確定する）と干渉縞が現れないということが言いたいようです。 同様に、日立の説明でも、電子を一つづつしか飛ばしてないのに二重スリットでは干渉縞が現れるのが不思議と解説されていますが、観測したらということには触れていません。
https://www.hitachi.co.jp/rd/portal/highlight/quantum/doubleslit/index.html >>50
それは過去現在未来が影響しあってるという感じですか？
思いつきですが。
そもそも光子には粒子性がないのではないかと思うのですが。波動が粒子のような状態という解釈の方が理解しやすいような気がします。
完全に思いつきですみませんが。 そもそも光子には粒子性はないんだと思います！
二重スリット実験で
スリット上を観察することは
光子の持つ重ね合わせ状態から
特定の部分の偏向だけを透過してるのだと思います。 現在の技術では観測によって
実験系が乱されるのは避けられないが
だからといって、観測をオンにしたら
干渉縞が消えて粒のように振る舞う現実は
系の乱れとしては「出来過ぎ」だろう。
観測装置を何処に置いても同じ結果になるし
そもそも実験系自体(例えばスリット板そのもの)
が電子に電磁力等々の力の影響を及ぼしてるのを
考えれば、なぜ実験系の影響で波動が収縮しないのか
という疑問に突き当たる。
そもそもノイマンが「波動関数が収縮することは
数学的にあり得ない。」と証明してるから
収縮という現実自体が数学的にありえない。 電子銃で電子を飛ばす時には観測装置から
放出される光子より遥かに強大な電磁気力が
電子にかかってるし、スリット版に衝突した
電子もそう。これらの影響は電子は無視して
重ね合わせ状態を維持してるのに
ばぜ観測装置から出る光子にだけは
反応して重ね合わせ状態が崩れて粒子として
振る舞うのか。 これは人間の意識とも関係ない。
誰もいない部屋で実験しても結果は同じになる。
ということで分かりません。
収縮の現実はあまりに奇妙で法則性がない。
心の影響って考えたら楽だけど、最後に
指摘したようにそれだけじゃ説明出来ない。 >>54
＞(例えばスリット板そのもの)が電子に電磁力等々の力の影響を及ぼしてる・・
＞なぜ実験系の影響で波動が収縮しないのかという疑問に突き当たる。
馬鹿の妄想だな
それがスリットで回折し干渉する原因だ、電磁力でスリット板が無い部分しか通れなくなるからだ
同様に
装置が観測使う電磁場に電子が捕らえられれば、その位置が新しい初期状態になるだけなんだよ。 >>56
俺が書いたことの意味が分かってないようだね >>57
だから、お前は始めに波ありきで妄想してる馬鹿なのだよ
電子を電磁力で通過制限するスリット板や、電磁力で位置観測する検出器
（スクリーン等）を配置すれば
そこに電子が来る確率（頻度）が量子力学で計算できる、それだけしか出来ない。 >>54
>そもそもノイマンが「波動関数が収縮することは
>数学的にあり得ない。」と証明してるから
>収縮という現実自体が数学的にありえない。
ソース出して >>60
>>54の主張は書いてない。
「シュレーディンガー方程式内に収縮の数学的要因がある可能性については、量子力学の数学的枠組みから収縮を導出することができないことがフォン・ノイマンによって証明されている。」 その証明にはでっかい穴があるって聞いたことがあります！ 波動関数は収束しない。
すなわちミクロの系にどのような観測を
行っても波動関数は収束しない。
よって波動関数はマクロの系にも適用できる。
現実の宇宙は同じ時空間で無数の可能性が重なりあってる。
(シュレディンガーの猫で言えば猫は死んでると同時に生きている。)
そして同じ時空間で重なり合ってるから干渉が起きる。
そして人間の五感はそれを素直に感じ取ってる。
少なくとも無意識化の情報処理段階では。
だが人間の意識に登る現実世界は重ね合わせ状態は
バッサリカットされて一つの状態しか残らない。
なぜか。
それは人間という機械がそうプログラムされてるから。
可能性の重ね合わせから一つの可能性を選択する。
それが意識の仕事であり人間のプログラム。
ちなみに「電子銃では収縮せずに観測装置では収縮するのは
何故だ？ 」という問いも、 そう感じるように人間がプログラムされてるから。 実際は収束などしていないから何の矛盾も
ない。矛盾してるのは人間のプログラムの方。
「人間の意識など存在しなくても収束する。そういう事実が
多数確認されてる」
というのも、そう感じるように人間がプログラムされてるだけ。
いわば現実の宇宙が絶対に理屈や数学では解明されない
ように人間の意識には至る所にトラップが設けてある。
誰がプログラムした？
人間を奴隷化してる陰の存在がだよ。
それは重なり合った現実宇宙の何処かに生存してる。
彼らの姿が絶対に見えないように完璧に暗号化されてる。 >>63
Bornの確率公式の適用で、「被測定対象系における波束の収縮」が導けることを小澤正直が証明している。
M. Ozawa, “Quantum measuring processes of continuous observables”, J. Math. Phys.25, 79–87 (1984) >>63
観測を行うって、具体的にどんなことをするの？ >>65
例えば、キミが方眼紙の上にある小さな玉の位置を目で観測して方眼紙の目の位置（3,5）を記録する。
さらに時計も使って単位時間に移動した位置から速度の値を記録する。
それがマクロの位置と速度の観測だ。
原子の位置と速度を観測するのは目視ではできないから、例えば電子顕微鏡と原子時計使うとする。
その様なミクロの観測をしたときに、マクロの観測ではまったく理解できない様な位置、速度の値になってしまうのか
を教えてくれるのが量子力学だ。
だから、二重スリット実験を日常（マクロ）の観測と勘違いするとまったく理解不能になるので注意。 >>66
それはわかります。
僕がききたいのは、そうではなくて、二重スリットのどちらを通ったかというのをどうやって調べているのかということです。 この世界はバーチャルなんだ
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