確かめただけで、色が変わる

目に見えない小さな粒

スマホのメモリも部屋のLEDも、実は中で電子という小さな粒が働いています。

こうした極小の粒のルールを量子力学と呼びます。私たちの常識とはまるで違う世界です。

色の箱と、硬さの箱

MITの講義の最初の実験です。電子には色（白か黒）と、硬さ（硬いか柔らかい）の2つの性質があります。

色の箱は白と黒の出口へ、硬さの箱は硬いと柔らかいの出口へ、電子を1個ずつ仕分けます。

白を、もう一度調べると？

問題：色の箱の白の出口から出た電子だけを集めて、もう一度同じ色の箱に通します。出てくる電子は何色でしょう。

1. すべて白（正解）
2. 白と黒が半分ずつ
3. ほとんど白で、黒が少し

解説：白と確かめた電子ですから、もう一度調べても100%白です。当たり前ですよね。では、あいだに別の箱を挟むとどうなるでしょうか。

あいだに硬さの箱を入れると？

左は色の箱だけ、右はあいだに硬さの箱があります。白と確かめた電子が1個ずつ流れます。黒の受け皿を見比べてみましょう。

硬さを確かめると、色が決まらなくなる

硬さの箱を挟むと、白だった電子の半分が黒になりました。箱を精密にしても半々です。

箱に通して性質を確かめるのが測定です。硬さを測定すると、色は白か黒か決まっていない状態になります。

○か✕か

○か✕か：黒が出るのは箱の作りが粗いせいで、もっと精密な硬さの箱を使えば、電子は最後まで白のまま出てくる。

答え：✕。どんなに精度を上げても、結果は半々のままです。箱の問題ではなく、硬さを測定したこと自体で、色が白か黒か決まっていない状態になります。

目印は、どこにもない

黒になる運命の電子が混ざっていたのでは？物理学者も探しましたが、目印は見つかっていません。

どれが黒になるかはその瞬間まで本当に決まっていないのに、全体ではいつも半々になります。

私たちの直感の外側へ

MITのアダムズ教授いわく、電子が変なのではなく、私たちの直感がボールやトーストのような大きな物で育っただけです。

1個ずつは当てられなくても、半々という確率は正確に予言できます。それが量子力学の役割です。

今回のまとめ

• 量子力学は、電子のようなとても小さな粒のふるまいのルール
• 白と確かめた電子は、色の箱に何度通しても白のまま
• あいだで硬さを測定すると、色は白か黒か決まっていない状態になる
• どの電子が黒になるかは本当に決まっていない。それでも全体ではきれいに半々になる

仕上げの確認

問題：白と確かめた電子を、硬さの箱に通してからもう一度色の箱に通すと、黒が出ることがあります。その理由として最も適切なものはどれでしょう。

1. 硬さを測定したことで、色が未定の状態になったから（正解）
2. 最初の色の箱が、黒い電子を見落としていたから
3. 黒になる電子にだけ、特別な目印が最初からあったから

解説：おつかれさまでした。確かめること自体が、直前に確かめた答えを白紙にする。これが量子の世界の入口です。このコースを進むと、LEDの色やスマホの写真が電源を切っても消えない理由まで、同じルールで説明できるようになります。次は、硬さの箱で分けた2本の道を確かめずに合流させます。道を1本ふさぐだけで、出なかったはずの黒が現れます。