量子論

量子は粒であると同時に波にもなる

量子論は「物の存在」について、それまでの常識を根底からくつがえす事象を発見しました。通常、物質はある時間には同じ場所にしか存在せず、物質を切り刻んでいくと、最終的に「粒」になる。ところが、量子は粒であると同時に「波」にもなる不思議な性質を持っている…。そのような「波と粒子の二面性」を決定づけたのが、有名な「二重スリットの実験」です。

この実験では、電子を1つずつ発射する「電子銃」を、２つの縦長のスリットが入った板に向けて発射します。スリットを通り抜けた電子がその先に置かれたスクリーン（写真フィルムなど）にぶつかると、その跡が記録されるというものです。

電子を粒と考えた場合、電子は直進し、スリットを通り抜けた電子はスクリーンに点状の跡を残すと考えられます。何度も発射していくと、スリットの形の通り、2つの縦長の線のような跡が記録されるはずです。
しかし実際には、何度も発射していくと、スクリーンには縞模様（干渉縞）が現れ始めました。電子を単純な粒子と考えていては、このような実験結果を説明できず、電子は粒から周波の「波」にカタチを変えたことがわかりました。

光子による実験でも同様の結果が得られたことから、量子は粒にも波にもなる性質を持っていることが決定づけられたのです。

このように、電子や光子は粒子のような性質と、波のような性質をあわせ持つのですが、不思議なことに、その両方の性質を同時に観測することができません。例えば電子は、観測していないときは波のように空間に広がっていますが、電子の波に光を当ててその位置を観測しようとすると、瞬時に電子の波が1か所に収縮してしまい、粒のように見えるのです。その1か所は、波が広がっていた範囲のどこかなのですが、どこに出現するかは確率で予言するしかないといいます。