波なのか？粒なのか？ってさ

# で結局波なのかよ？粒なのかよ？？
そうだよね。どっちなのか、適当なこと言ってるだけでしょ？どうせよくあるジジイさんの繰り言でしょ？

って思ってるあなた。正解です！いや:innocent:

今の流れはそう思われても仕方ない展開なので、多少ここでそれらしい最近の知見の話もはさんでみようと思います。

量子力学は波動方程式で正確に表わされるし、波だと思ってもいいはずだけど、なぜか粒っぽく検出もされるし、原子とかも「ちゃんと粒でもう見えてるじゃないか？？」だからどっちなのか知りたいんだよ！！と思うのは当然。どっちだ？？波か？粒か？？さあ！！！ **どっちか言え！！！**

って詰め寄る人いるでしょう。

今回それに関しての私見、というか、ある仮説を記載しましょう。これは別に自分だけが言ってる話ではなく、海外でもそこそこ知られた考え方なので紹介という形にはなるよ。

それは

**「粒と波だ！」**

なんだよね・・・おう・・・

# 海外ではもう知られてる概念が

**ふざけんなおらー！！** という声が聞こえますが。実際のそれっぽい映像がYoutubeにあります。
プレイリストにもなってるので下記に紹介。

[Silicone oil droplets and Quantum Theory](https://www.youtube.com/playlist?list=PLPpmoO9v2RoNsEKVwFWHxBDokR78gG_8c)

題名は訳すと **「シリコンオイルの液滴と量子力学」** ですね。

がっつり見たい人はもう説明全部わかるから英語だけどぜひ見てください。
でもえー？って人はちょっと見たら下の画像みたいななのがたくさん出てきて、

![oil.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2974126/ef3e4857-c8fd-a066-72bd-e3cd3530d93c.png)

要は「シリコンオイルの粒が液面でぴょんぴょんと跳ね飛んでる」映像が見れます。

で何ですか？これ？？って前に量子力学やってる学生さんっぽい人に紹介したけど全く知らなかったよね。まあ日本だと知ってる人がすごく少ないし、考え方の主流という訳でもないから、あーそうか、みたいな扱いになるんだけど。

実はこれがすごいのは、これがまさに量子力学での数々の疑問に真正面から回答（らしきもの）を突き付けられるものだから、だよ。その具体的なものとしては

- 原子軌道の再現ができる！
- まさに波動と量子の（式レベルでも）ふるまいそのもの！
- 分子的な集団のふるまいをする！
- 結晶構造を作ったりもする
- なんとダブルスリット実験が再現できる！
- なんとトンネル現象も再現できる！
- もう妖しいタイムマシンレベルの「遅延選択実験」も無理なく説明でできてしまう！

そして、これは実は前に話した高次元での物理学そのものや「ディラックの海」と呼ばれてきた概念の明確な意味での「エミュレーション」（物理的再現）になっている。

という、え？？量子力学の謎が少なくてもかなりの部分、がっつり解明されちゃいますけど？？みたいないわゆるモデル、そして再現系であることがわかって来てるからなんだよね。

# シリコンオイルの系はパイロット波と量子の系とみなせる

そしてこの物理は「Pilot Wave（パイロット波）」と呼ばれる、２０世紀に量子力学に一度捨てられた物理モデル、でもあるんだよね。

このあたりでいわゆる「見るまで物体は存在しない」「コペンハーゲン解釈」に学生時代から染まってる（ **日本に特に多い** ）人たちは眉唾を付けだすのが見えるんだけど。でも実際にはそんな訳の分からない事を考えなくてよかったのでは？という事をこのモデルは示しているんだよね。

**オッカムのカミソリ** という概念を量子力学を学んだ人は実際に見たことがあるかもしれない。

これは要は

**有っても無くてもいい部分が余分についてる理論より簡単な方が正しいと言える**

という考え方で。それで実は「パイロット波」の理論は棄却された歴史があるんだね。

これは量子力学では「隠れた変数モデル」なんかと同様に、「粒か波か？」であって、「粒も波も」はいらんだろ？？

という考えで棄却されたものなんだけど。でもさ。

実際には今の状況から、「コペンハーゲン解釈」の限界がどんどん出てきて。量子の世界には常識は通用しない、物があるかないかを問うてもいけない！！とか言い出して、それをまた信じてる人たちが学者にもたくさんいたり。

要は説明がつかないことだらけなのに、それでもなんか「この解釈は正しいんだよ！！」とか言ってるので、私から見たらこれは単なる **宗教になってないか？？**

という話です。で、この実際に **実験で誰でも再現できる!!** もので、そういった謎のいくつかはまさに論理的に明確に説明できるという状態。で、そういう状態だと「オッカムのカミソリ」もうそもそも成立しないよね？？まさにこのモデルの方が世の中を正確に記述できるから。

細かい説明するより、映像を見てもらえばわかるけど、この系は、「波面＝これは物理的な２次元表面」の上に「液滴＝物理的な球に近い物体」が含まれていて、その相互作用で、この液滴が自由自在に動く。

これであの論争の中核の **ダブルスリット実験を再現している！！** のをぜひ見てほしい。

# 物理は物理で殴るのが良い
要は

**波の上に乗った粒子はどちらのスリットを実際に通っても干渉縞を作る！！！**

のがまさに「実験映像で！！」見られるんだよね。

![oil2.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2974126/6b7e4f0e-0c1e-8ce3-b5aa-0c978a25c9ef.png)
【ダブルスリットを通っていくオイルの液滴の実際の映像】

上のリストの１本目の映像でその様子が実際に見れるからぜひ見てほしい。これは自分は最初見たときまさに！！驚愕した。

![mask.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2974126/fac47421-8855-2dd5-80f4-5217ac0d9143.png)
【驚く筆者】

液面の上にはねながら乗ってる粒が！！ダブルスリットを下に波を起こしながら通っていくんだね。そうすると波は下の液面でまさに「常時干渉して」それによって液滴の動き自体が動的に変化する。それで液滴はダブルスリットをものすごく複雑な軌道で通ることになる。これはまさに液面と液滴の間の物理的カオスとしての動きになっていて、その結果、最終的に壁に当たった時の粒子は「干渉縞のある点群を生成する」

という、まさに

**ダブルスリット実験をまさに明確に再現している！！！**

そこには全く解釈の余地がない。物理だし映像。証拠そのもの。いくら偉い量子力学の学者が何を言ってもこの系で「ダブルスリット実験は再現可能」だという事になる。詳細は書かないけど、観測問題も「別の液滴が来ないとこの系内では観測に決してならない」からその観測粒子と液滴が干渉しちゃうから干渉縞が消える、という事ですぐ説明できる。

他の映像も含めて、見れる人はぜひ見てほしい。そうしたら説明いらないから。

つまりは・・・量子は・・・

**波か粒かではなく、波と粒！！！**

としたらちゃんと動くよ！！って事だ。

で全部説明ついてほかった良かった。終わり。

とは当然ならないはずだけど。そもそも前の話題での

**「虚数」とか「高次元」とかどうなったさ？それもいらないんだろ！！！**

まてまて慌てないように。この系はシリコンオイルの「液面」と「その上に跳んでいる液滴」なんだよね。

液面は・・・表面・・・つまりは２次元なんですね。２次元・・・？？あれ？？

我々の世界は３次元だし・・・そこは・・・？と思ったあなたは鋭いです！

要はこの系は実際の物理空間の次元を１つ落としたモデルと考えたらいいんだよね。

つまり

- シリコンオイルと液滴の系
　シリコンオイルの表面（２次元）　と　液滴（高さ方向）の粒

が量子力学を再現できるとして、

- この世界
　我々の世界（３次元）　と　量子（うん？？高次元にあるの？？？）の粒

と見たらいいのでは？？という事なんだよね。

まさにこの記述にはもう一次元を計算するために。その明確な目的のために、「虚数」が必要なるんだよね。虚なのがいるのではなくて、量子のいる次元がこの世界の３次元からもう一次元方向に「膨らんで存在してる」ことを記述する、そのモデルのためにシュレジンガー方程式は虚数の項を持つ、と考えたら・・・もうぴったりくるわけです。

虚数のお話はここを参照してね。

https://qiita.com/imaginarytake/items/927d6048c0296a3df769

で、まさに

**物理（屋）さんたちは物理（実験）で殴るのが一番（冗談ですよ！）**

まとめると我々の世界は

３次元空間は高次元空間内の一種の「波面」であり、高次元に存在する量子はまさにその波面で跳ね飛んで常時この３次元空間とインタラクションをしているのでは？？

　と考えると、量子力学の謎は・・・いろいろ一気に解けちゃう上に、新たな物理的な描像をもたらすし、それで予測で来ることが増えるので新たな発展もありそう！！

という事になる。前述べた電子が大きさを持たない？？とか無限大が出てきちゃうけど？？みたいな話もまさに、量子は別の高次元側に（液滴が下の波面には無いように）実体が存在してるから、と考えればね。ピッタリでしょ？？

省略してしてるけど、 **トンネリング** や **遅延選択実験** もすぐ説明ができる。トンネリングは映像もあるね。まさに３次元の壁は４次元方向に「ない」から量子はそこを超えていけるという話になってる。まさに「液面の上」を液滴は超えていく。これぞトンネリング！！実験で完全に再現ができている。これもどこかで具体的に紹介しながら説明した方がいいかも。

トンネリングに関しては下記にyoutubeの実験映像を紹介してますぅ。

https://qiita.com/imaginarytake/items/2d5a04709a8739dc883b

# 迫害されてきた理論？？
あとこの「パイロット波」理論は実際には書いたようにずーっと量子力学の初期からあった理論だしなんだけど、なぜここまで虐げられた（今でも）？？それはいろんな学者の政治的な理由などもあるようには思うけど、その当時は「実際の再現実験がなかった」「高次元物理をピンとくる人たちがいなかった」「非局所性や隠れた変数を許すかどうかの話とも絡んで訳が分からなかった」が理由としてはあると思ってる。

でももう、それらはクリアされてきた。何より誰でも家庭でも中学校でもできる「ダブルスリット実験」。これはめちゃめちゃに強い。悔しかったらコペンハーゲン解釈で実験を再現できるのか！？？といえばいい。

あとちょっと付け加えると、波と粒があるのは一緒だけど、いわゆる元の「パイロット波」理論とはいろいろ変わってはいる。一番大きいのは粒自身が跳ね飛んで常時下の波面と「インタラクション」してカオスを発生する事かな。これによって、簡単に予測できない複雑すぎる振る舞いをすることができる。理論背景とかをより知りたい方は、

このあたりを見られるのがいいかもしれない。

https://www.youtube.com/watch?v=E8_3_00mP1w


# 今回の結論
つまりですな。波か量子か？ではなく、波と量子、パイロット波と高次元の量子の干渉、こそが量子のふるまいの基礎そのものではないのか？少なくても今の不思議な量子力学の謎はもうめちゃめちゃクリアになるよ！！というお話でした。

これも話題的には理論として大き過ぎるところなので論文や専門書だけでも何十も正確な記載には必要だと思うので、そこは注意してください。とはいえ、見たらわかる、の一目瞭然さと説明の明確さでは全く今の量子力学の解釈の話は超えているとは思う。

あと映像で見れるように海外では結構普通に出てる話なんだけどね。日本ではそのレベルの話題も映像もあまりないので、紹介と自分の考えを書いてみましたよ。

**あとこの話はまだまだ今後話す量子やAIの話とも絡んでいくのでまず（話半分ぐらいは）前提としたいと思ってるよ！**