小説『カード師』は朝日新聞に現在連載中の新聞小説である。作者は中村文則さん。
カード師の私の体験を書いている小説だが、ある人の遺書を私が読んでいるというところらしい。
らしいとしか言えないのは私にはちょっと面倒な設定であるので、途中から読むのを諦めたからである。
ところが今日は光とは電子とかの波と粒子の2重性の話が出てくる。これは量子力学をまじめに学ぶ人は一度は聞くテーマである。
いわゆる二重スリットの話といえば、ああ、あの話なのと分かるくらい有名な話である。もっとも一般の人にこの話がどのくらいわかるかはわからない。
朝永振一郎さんのエッセイにこれを簡明に説明したエッセイがあった。「光子の裁判」というタイトルだったか。
光は波と思われていたが、これが粒子性をもつものであることは光電効果かとかCompton効果からわかってきた。それで20世紀初頭にこの光の2重性の解釈に物理学者は苦しむことになる。
古典物理学的に言うと粒子であるものは波動であるとはいえないし、波動であるものは粒子であるとはいえない。だが、量子力学では光とか電子はその両者の性質をもつものとしてとらえる。
それはどういう実験的観測をするかによる。粒子としての位置を測定すると、それは粒子性を示すし、光の運動量をきっちり定めようとする実験をすると波動性が得られる。だったかな？
光は波動でも粒子でもない、両方の性質を併せ持つものであるという理解である。これは古典物理学の範疇ではその両方の特性をあわせもつことなどできないが、量子力学ではそれが可能である。いわゆる弁証的統合的理解が必要である。
いわゆる、2重スリットでは2重スリットのところで光の位置を観測しないかぎり波として振る舞う。ここを通過した後で光を粒子として観測したときにはその過去が変えられるという風に小説では書いてあったが、2重スリットのところでは何の観測もしていないならば、それは波であったのか粒子であったのかは判定することが出来ないという風に考えると理解している。
この話は何十年も量子力学の講義をした来た私にもわからない。
私のいまの理解では波としての性質は確率波として理解しており、1個1個は粒子性をもっているのではないかと思っていたが、それも私の思い込みで観測しないときには光が粒子性をもっていたか波動性をもっていたかは何も確定的にいうことができないというのが公式の見解であろう。
こういう事実を目に見えるように実験してくれたのが亡くなった、外村彰さんであった（注）。
光の粒子は一個一個粒子のようにスクリーン（または写真フィルム）上にやってくるが、それが長時間露光されていると、波動的なふるまいの光の干渉縞が観測される。
（注） 外村彰 『目で見る美しい 量子力学』（サイエンス社）は量子力学のテクストとしてはあまり数式の多くない写真の多いすばらしいテクストである。
特に66-67ぺージの写真が今回の内容と関係している。この本の価格も2,800円とリーゾナブルである。