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波と粒子の二重性
波粒二重性とは、光子・電子・原子に至るあらゆる存在が、観測方法によって波としても粒子としても振る舞うという量子力学の原理である。
概要
この発見は、物質とエネルギーがどちらのカテゴリにも綺麗に収まらないことを示すことで古典物理学を打ち砕き、確率振幅と状態の重ね合わせという全く新しい数学を要求した。ヤングの二重スリット実験は、単一の電子が観測されないときは干渉縞を生じるが検出されると粒子として振る舞うことを実証し——観測それ自体が物理的実在の決定に参与することを示した。ド・ブロイによる1924年の、物質は運動量に反比例する波長を持つという仮説は、その後電子回折実験によって確認された。
なぜ重要か
波粒二重性は電子顕微鏡などの画期的技術を可能にした——電子の波動性を用いて可視光では分解できない構造まで像を結ぶ。また、観測されていない量子状態の実在性と測定の本質についての深い問いを提起することで、科学哲学に対する深遠な影響をもち続けている。