不確定性原理が覆ったワケではない、という話

　不確定性原理の件で、各紙が「量子力学の基本原理を覆す成果」と書いているのに違和感を感じたので、書き留めておきます。

ハイゼンベルクの不確定性原理を破った! 小澤の不等式を実験実証 | 日経サイエンス

　今回の成果は、ハイゼンベルクの不確定性原理を「精緻化」したものであり、「覆した」ものではありません。ただし量子力学の「教科書」に修正を加えるに足る成果とは言えます。

　量子力学の教科書や解説本には、不確定性原理を分かりやすく説明するため、ハイゼンベルクが提起した有名な思考実験が載っています。いわく、「粒子に光を当てて位置を測定すると、光が粒子に衝突することで、粒子の運動量が変わってしまう。だから、位置と運動量は同時には測れない」というものです。

　この思考実験は、実は量子力学の本質をやや外しています。「人間には測定できない」という話であれば、「超越者（例：神さま）の視点では、位置、運動量ともに測れるかもしれない」からです。アインシュタインの「神はサイコロを振らない」という有名な台詞は、この事を指摘したものです。

　実際に量子力学が主張するのは、物質が「波動」としての性質を持つことです。波動がぼやっと広がっていれば「位置」が不確定になり、波動が一箇所に集まっていれば「運動量」が不確定になります。このことから「位置・運動量が同時に確定した状態を取り合えない」ことが導けます。神ですら、この2つを同時に観測することはできません。大変奇妙なことですが、世の中そうなっている、理解しやがれ、というのが量子力学です。

　にもかかわらず、さきほども言ったように、教科書にはハイゼンベルグが提起した「粒子に光を当てて位置を測定すると…」という思考実験が、そのまんま載っています。このことは、物理の履修者にとって、不確定性原理の理解を妨げる原因になっているように思います。今回の成果は、こうした記述がいくぶん修正されるきっかけになるかもしれません。