どうしても「腑に落ちない」実験
むかし、大学で初めて量子力学を教わったとき、「二重スリット実験」が理解できずに苦労した憶（おぼ）えがある。
いや、古典的な「ヤングの干渉実験」なら、「波の重ね合わせ」の図を描いて勉強したからわかるのだけれど、水の波が量子の波になった瞬間、いきなりチンプンカンプンになってしまうのだ。
今回は、そのチンプンカンプンが「腑に落ちた」話を書こうかと思う。
だが、まずは古典的なヤングの干渉実験から説明することとしよう。トーマス・ヤングは、1805年に光を2つのスリット（縦長の切れ目）に当たるようにしたところ、2つのスリットを通り過ぎた光が「干渉」を起こして、最終的に縞々模様になることを発見した。
干渉模様ができるのは、それぞれのスリットを通り抜けた波が、互いに干渉し合うからだ。つまり、山と山（または谷と谷）が出会うと波が強くなり、山と谷が出会うと打ち消し合って波がなくなるのである。
この波の強さは、専門用語では「振幅」といい、光の場合でいえば「明るさ」に相当する。光の波が強め合う場所は明るくなり、弱め合うと暗くなるわけだ。
シュレ猫「縞々模様ができたから、光は波にゃ?」
そう、光の本質は波だということをヤングは証明した。
この実験の背景には、「光は粒子か波動か」という論争があった。たとえばニュートンは、光の本質は粒子だと考えていた。でも、ニュートンほどの大家であっても、たった一つの実験によって自説を撤回せざるをえない。ヤングの実験は、まさに科学の鑑（かがみ）みたいな実験だといえよう。
金欠が「量子」の概念を生み出した!?
ところが、事はさほど単純ではない。この結論は、「量子」の実験になると一気に瓦解するのだ。
そこで、次に量子の干渉実験を説明しよう。といっても、光を使う点は同じだ。なぜなら、光も量子の一種だからである。
ただし、量子である点を強調するときは、光ではなく「光子」（photon）という言葉をつかう。研究者によっては、光子ではなく「フォトン」とだけよぶ人もいる。
量子版のヤングの実験では、電球みたいに一気に光を出すのではなく、光子を一粒ずつ発射する。
あれれ？ 光は粒子ではなく波だと結論したばかりなのに、どうして一粒ずつ発射できるのさ。ヤングの実験はいったい何だったの？
ええと、ヤングの時代には、量子という概念は存在しませんでした。量子という考えは、1900年にマックス・プランクが導いた公式に初めて登場する。
それまで、エネルギーは連続的に変化すると信じられていたが、プランクは、エネルギーが飛び飛びに変化し、さらにはエネルギーに最小単位、すなわち「量子」が存在すると考えたのだ。
シュレ猫「日本円に1円という最小単位が存在するのと同じかにゃ？」
似ているといえば似ているかもしれませんね。元・日産会長のカルロス・ゴーンさんみたいに90億円も報酬をごまかしていたら、1円なんてゼロに近いから、1円から2円への変化が「飛躍」ではなく無限小で「連続」に見えるかもしれないが、私みたいに月額8000円の携帯電話料金を3000円にして喜んでいるような人間にとっては、1円は立派な単位である。
要は、世界はアナログかと思っていたらデジタルだった。プランクがそこに気づいたということ。プランクさん、お金に困っていたんでしょうかねぇ。
