シュレーディンガーの人間

Question

有名なシュレーディンガーの猫って実験がありますよね。あの猫の代わりに人に箱の中に入ってもらって自分の生死を死ぬまで観測してもらうとします。たとえば毎日日記を書いてもらう。さらに被験者の様子はビデオで録画する。ビデオを実験中に誰も見ることは出来ない。　もちろん箱の中の観測者は様子はまったく判らない。
一方箱の中の人にとって自分の生死は一目瞭然です。

　しかし、箱の外の観測者にとっては箱を開けるまでは中の人は生きている状態と死んでいる状態が混在する事になる。そして箱の外の観測者が箱を開けたとたん被験者は生か死かのどちらかに収束する事になる。
　
　例えば実験期間は10日間その間に被験者が毒ガスで死ぬ確立は50%、そして毎日日記を書いてもらって生きていれば「今日も元気だタバコがうまい！」と日記に書いてもらう事にするとします。
　そして実験開始。　実験は開始後6日目までは被験者は無事に生きていた。そして確かに「今日も元気だたばこがうまい」と日記に書いた。しかし7日目に毒ガスが放出され被験者は苦しみの中絶命した。その死の直前ダイイングメッセージとして恋人に内緒で付き合っている愛人の事を自分の血反吐で箱の内壁に記して死亡した。もちろんそのときの被験者の様子ははビデオがしっかりと録画されていた。

　10日目箱の外の観測者が箱を開けた。とその瞬間、被験者の生死は被験者生存へ収束した。被験者は何事なかったようにノコノコと出てきて、１０日分の日記を見せた。「今日も元気だタバコがうまい！」10日分が書かれていた。被験者は「箱の中は快適だったよ」とか言い、無事に恋人と結婚した。もちろん箱の内壁には何も記されていなかった。録画されたビデオには１０日間不安と戦いつつも退屈そうな被験者の姿が１0日分1秒も抜けることなく録画されていた。
　シュレーディンガーの猫ってこういう事なのでしょうか？？？？？？

shiara · Accepted Answer

発想もさることながら、文章も小説風で、実に面白い内容ですね。これで1つ、ＳＦが書けそうではないですか。
　さて、人間はともかく、シュレーディンガーの猫の話の問題点は、「半分生きていて半分死んでいる猫」にあるのではありません。箱を開けるまで、人間が内部の様子を知らないが故に、確率を用いているにすぎません。実際のところは、すでに生きているか死んでいるかは決まっているのです。それはいつか？　それが問題です。
　単純に、原子核の内部からα粒子が放出されることだけを考えて、その現象を量子力学的に考えてみます。原子核内は、井戸型のポテンシャルになっており、α粒子はその中で自由に動き回っているとします。そのようなポテンシャルがある場合のエネルギー固有値と固有関数を求めることができます。最初は原子核の内部にのみα粒子が存在した訳ですから、初期状態として、α粒子の波動関数は、井戸型ポテンシャルの内部でのみ値を持っています。その関数形は、ガウス型かもしれないし、矩形型になっているかもしれません。どのような関数形であっても、それをエネルギーの固有関数で展開することができます。それが時刻ゼロでの状態です。その後、それぞれのエネルギー固有関数は、各エネルギー固有値に応じた振動数で振動します。これらの波が重ね合わさって、その後の任意の時刻での波の形が決まります。具体的にどのように波の形が変わっていくのかは、実際に計算してみなければ分かりませんが、おおよその傾向は想像がつきます。初めに井戸型ポテンシャルの中にしかなかった波は、少しずつポテンシャルの外側へ染み出していき、横へどんどん広がっていきます。横へ広がれば、井戸の中の値は小さくなっていきます。無限に時間が経てば、井戸の中も外も同じくらいの値となっていることでしょう。
　ところが、これではα粒子は井戸の外へ出たことにはなりません。井戸の外、つまり、原子核の外へ出るということは、井戸の中には波動関数は存在しない、ということなのです。つまり、今の量子力学の考え方では、どこかで不連続な現象が起きない限り、いつまで経ってもα粒子は原子核の外へは出て来れないのです。この問題はフォン・ノイマンが量子力学の数学的基礎を構築したときに既に指摘した問題です。
　現実問題としては、いつかのある時点で、原子核の外にある何かのポテンシャルがα粒子に作用して、そこで不連続的に波動関数が変化したと考えなければなりません。そして、まさにそのときに、猫の生死が決定されるのです。それがいつの時点なのかは、人間には知る由もありません。

happy_books · Answer

私は文系なのですが、この手の話は好きです。

解釈や意味は違うかもしれませんが、１／２死んでる
って感覚に近いんですかねー。
ロシアンルーレットに６発中、３発は球が入ってて。
６人の人がチャレンジする。
確率的には１／２だけど、１／２死ぬ人はいないわけで。
現実には３人が死ぬ。
どうやら量子力学の考え方では、１／２死ぬという
状況が定義というか、みなされているようなのです。
(みなす：そうであると、決める事。)

とあるマンガでも、物体の確率を変えて、なかった事
にする武器があるそうな。
この武器から考えれば、物体は確率の上では、
あるか、ないかの状態の上に成り立ってるって事
なんですかねー。
（原典にあるかどうかは、不明。）

2ｃｈなんかでは、この質問はするな。と書いてあるから
普通の人は分からない概念なのかもしれません。

参考URL：http://www6.big.or.jp/~beyond/akutoku/etc/joke/sch.html

BLUEPIXY · Answer

#2>箱の外の観測者が確認する前に事実は決定している
んとですね。他の人も触れられていますが、
閉じた系の中で何が起こっているか（あるいは起こったか）ということと
そのことを観測している人が認知することは別です。
何を馬鹿なことをおっしゃるかもしれませんが、
歴史的事実なんだからそれは、観測者に関係なく起こっている（起こった）と考えることはできますが、
実際には、それが事実であると認知する観測者が必要だと思います。
逆に言えば、観測されない事実は、起こっていようが起こっていまいが無意味だと思います。
それが起こった"時"、系は閉じていて、外部の観測者が内部を観察することができないときには、内部の状態は、"それ"が起こりうる可能性について述べることしかできないように思います。

MayWind · Answer

電子のような粒子がどのように存在しているかと言うことは、多の粒子との相互関係で決定している事のように思う。最近の複雑系の科学での考え方だと、原子や分子の実在の性質は、個々の粒子（原子核や電子）に完全には還元できないという。他の粒子との相互作用で原子や分子の性質が創発されてくる。
つまり、「存在する」とはハイデガーの言うように他の存在との関係が存在すると言うことらしい。

質問の内容の場合、箱の中の状態は、箱の中の関係においてのみ決定しているのであって、外から観測する者にとっては、実際に箱を開けるまでは確率存在と言うことになる。もちろん観測結果が箱内部で決定されていた事実と矛盾することはないが、量子力学では、箱内部で決定していることを記述できないようだ。これは、物質の存在（の状態）が完全には還元主義的に記述できないことを意味している。

つまり、観測するという「関係」を作ることで、初めて存在の状態が決まってくるという事になる。科学的決定論も恐らくこの枠内でのみ成立する事のように思います。

Tigers29 · Answer

猫の代わりに人が入るとは面白いですね。
量子という不思議な世界を一般の人に分かりやすく紹介する「楽しい量子」って本が書けそうです。
けど、量子を知らない人から見れば何をしているのかさっぱり分からないかも・・・

38endoh · Answer

私は一般書を読んだ程度のレベルですので，話半分に読んで下さい。

シュレーディンガーが考え出した「シュレーディンガーの猫」という仮想実験は，まさしく 8942 さんが書いた内容です。

シュレーディンガーはこの話をボーアに話し，ボーアが提唱した「波束の収縮」という現象が如何に不自然かを問います。

確かに不自然なのですが，ボーアの理論はミクロの世界では良く成り立っており，他の量子力学的な現象を説明する上でも非常に有効なものでした。

ですので，シュレーディンガーの猫の問題を抱えながらも，ボーアの量子力学は正当なものとして発展しました。現在でもまだ，シュレーディンガーの猫の問題には目をつぶっているという現状です。

なお，シュレーディンガーの猫の問題に対する一つの解として「パラレルワールド」という説もあります。上記の例に当てはめると，箱の中の人間が１日目に死ぬ場合，２日目に死ぬ場合，３日目に死ぬ場合…，とすべての未来が同時進行していると言う説です。箱を開けたとたん「一つの未来」に収縮するという考え方です。

ash_crymson · Answer

シュレーディンガーの猫は

パラドクスを説明する為の実験さぁ

つまり猫を箱の中に入れた瞬間に実験終了

猫は死んでるか生きてるか　じゃなく

猫は死んでるし生きてる　って事さぁ

BLUEPIXY · Answer

量子論とか詳しいワケでないので、
なかば、でたらめな私の私見なのですが、
生と死が確率５０％であるという前提の上での思考実験というわけですが、
実際の所、生と死は足して確率１になる全ての振幅と言えないと思います。実際の生の確率と死の確率を足すことに意味があるかどうかさえ疑問だと思います。
そういう点から、質問者のいうような矛盾が生じるのかなと思います。
例えば、被実験者が右を向いているか左を向いているかという確率が５０％であるとする時、右を向いているか左を向いているかは、箱を開けた時に決まると言ってもいいのではないかと思います。
質問者の言われるように、記録を取ると言う行為をさせても良いと思いますが、その場合には、右を向いている左を向いているという振幅が全てではありません。
ある日まで記録を取っていて右を向いているいない。
とかそういう全ての事象の振幅全てを考えないといけないと思います。
そういう論点からすると、記録をとっていた振幅が収束するしないということにもなって、質問者の場合でも成立するような気がします。
観測によって箱が開けられた時の状態から過去の状態を推測することはできませんが、その状態から、こういう道筋だったのだろうというのはわかるのでしょう。
外部から系にたいして、例えば５日目にガスを注入したのなら５日目に死んでいるのでしょう。この場合は、外部から操作しているので、５日目というのが決定してしまっています。
例えば、箱を開けた時生きていたのなら、その間ずっと生きていたのだろうぐらいしか言えないと思います。
本当にビデオがあり、死ぬ前の記録があったのなら
開けた後にはその情報はわかるのですが、
開ける前には厳密にはわかりません。
それは、全ての振幅が混ざった状態と系の外にいる観測者にとってはそう言って良いのではないかと思います。
（操作できないし、状態を知り得ないから）
開けたことによって実際には７日目に死んでいた事実がなくなって、生き返るというような考えは全然違うと思います。（開ける前まではそういう行動の振幅もあったということに過ぎない）
結局説明になっていないかもしれません。
すみません。（先に謝っておきます。）

fortranxp · Answer

単に確率的に存在するかしないかでしょう。
人は確率分布的に存在するかどうかですね。

これでは全くのユーレイみたいですね。

シュレーディンガーの人間

発想もさることながら、文章も小説風で、実に面白い内容ですね。

私は文系なのですが、この手の話は好きです。

#2>箱の外の観測者が確認する前に事実は決定している

電子のような粒子がどのように存在しているかと言うことは、多の粒子との相互関係で決定している事のように思う。

猫の代わりに人が入るとは面白いですね。

私は一般書を読んだ程度のレベルですので，話半分に読んで下さい。

シュレーディンガーの猫は

量子論とか詳しいワケでないので、

単に確率的に存在するかしないかでしょう。

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　私は文系なのですが、この手の話は好きです。