量子論と「観測」の問題を巡って

量子論から導かれるミクロの世界の現象に「状態の重ね合わせ」というものがある。量子レベルの物質は複数の状態が重なり合っていて、それが「観測（あるいは観察）」という行為によって1つに定まる、というものだ。

この「状態の重ね合わせ」を物理学的に示すものに、量子が「観測」次第で粒子としても波としても存在する、という2重スリット実験がある（粒子と波とでは物理学的な性質が全く異なるので、1つの物質がその2つの性質を兼ね備えて存在することはできない）。

また「シュレーディンガーの猫」として知られる有名な思考実験がある。箱の中に1匹の猫を入れ、その中に猫がちょうど50％の確率で死ぬ仕掛けを施すと、量子論的には箱を開けて中の猫の様子を「観測」しない限り、箱の中の猫は生きている状態と死んでいる状態が50％ずつ重なり合って存在しているのだ（ちなみにエルヴィン・シュレーディンガーがこの思考実験を作ったのは「状態の重ね合わせ」という量子論の考え方を否定するためであったのだが、皮肉なことに現在は「状態の重ね合わせ」を分かりやすく説明するための例として使われている）。

「シュレーディンガーの猫」の話はともかく2重スリット実験などによって、量子レベルでは複数の状態が重なり合っていて、それが「観測」によって1つに確定するというのは物理学的に確認されたことであり、既にその原理を応用した量子コンピュータのプロトタイプも作られている。

だが、物理学的にいまだ解決できていない問題がある。「観測（観察）」するとは何か、が物理学的に定義できてないことである。

そもそも「観測」するとは何だろう？　何をすれば「観測」したと言えるのか？　そして、それは人間だけが可能なのか？　人間以外でも「観測」することが可能だとすると、どこまでが「観測」可能な主体として認められるのか？　猿は？　犬は？　カエルは？　ミドリムシやアメーバでも「観測」することができるのか？（彼らも外部環境を認識しながら生きている。）「観測」することができるのは人間だけだ、とした場合、では人間なら誰でも「観測」者として認められるのか？　赤ん坊は？　認知症なら？　ただその場にいるだけで全く「観測」する気のない人は？──「観測」ということを明確にしようとすると、途端にこういった問題にぶち当たることになる。

そんなことを考えていたら、ふと解決策が閃いた。数学ではよく使われる定義の仕方のテクニックだが、それをそのまま量子論に応用すればいいのだ。そこで私が思いついた「観測（観察）」の定義は以下のようなものだった。

「状態の重ね合わせ」を起こしているものに対し、その状態を1つに確定させる行為を「観測（観察）」と呼ぶ。

人によってはこの定義を見て「肩すかしを食らった」と思うかもしれない。だが、この定義は強力だ。なぜなら上に挙げた問いがこれ1つで全て解決してしまうのだから。

この定義では、それが「観測（観察）」かどうかは行為の結果だけで決まり、誰が（何が）それを行うか、どう行うかは問題にされない。「状態を1つに確定させる」という条件を満たしさえすれば、それは「観測（観察）」になる。そして状態が重なり合ったままか1つに確定したかは物理学的に判定可能だから、その行為が「観測（観察）」だったかどうかは物理学的に一意に定まるのである。

量子論的（あるいは物理学的）に「観測（観察）」を定義するとしたら、こういう形にせざるを得ないのではないだろうか。