トンネル効果と不確定性についての話

波動関数の収縮や量子エンタングルメントなども充分奇妙だったが個人的にはこのトンネル効果が特にイメージしづらい。

それでも理解している範囲で説明（紹介）してみる。

参考にした解説：Is Quantum Tunneling Faster than Light?（YouTube）

トンネル効果は上の図のように粒子が壁抜けをする現象だと一般的には思われている。

しかし主流の量子論に従うと観測していない時は粒子は粒子ではないので粒子が粒子として本来なら貫通不可能な壁を通り抜けるという言い方は間違っていることになる。

だったら単純に波動関数は低確率とはいえ壁を通り抜ける性質があるで話は終わりそうだが、しかしそう単純な話でもない。

例えば遅延選択の量子消しゴム実験の説明で使ったこの図。

波動関数の軌道を時間に沿って進む線で表現したがこれは厳密には正しい表現ではなく、線の先端が意味するのは観測される確率が最も高い地点であって粒子が波となって空間を進んでいる最も先端の部分ではない。

というのも粒子というのは観測されていない時は波として観測される確率が宇宙中に広がっている。（らしい）

「壁の存在」や「距離」は観測確率に影響を及ぼすだけで不思議な事にそれが０％になる事はない。

つまりある粒子の観測されるポテンシャルは既に壁の向こう側に存在する。

だから粒子が壁を通り抜けるように見える現象が稀にとはいえ起きるわけである。

さも理解してるかのように説明したが実際はよく分からない。実際これを本当の意味で理解している人はいないだろう。

というか宇宙中に存在確立が広がるとはどういう事なのか？

そもそもそのような事をどうやって実験で確かめることが出来るのか？

光速以下でならまだ理解しやすいが上の解説だと宇宙のどこにでも広がっていると説明している。

仮にその話が本当だとしても粒子として移動（至る所に分裂）しているわけじゃないのでセーフなのだろうが、この部分については色々調べてみたが情報が入り乱れていてどれが正しいのかよく分からない。（そんな事はないという反対意見も実際見かけた）

しかしその事に関して鍵になるスーパーコンピュータを使った分析結果が存在している。

それによるとトンネル効果は一瞬の出来事、つまり波が壁の中を通る時間は存在していない。

参照：Physicists solve quantum tunneling mystery（外部リンク）

つまりトンネル効果は選別作業のようなもので壁を用意すれば超光速がたまに実現するとかそういう意味にはならないようである。

なぜなら壁があろうと無かろうと不確定性によって超光速のような事はたまに起きるから。

粒子は観測されていない時は粒子ではなく観測確立の波なので特定の位置を持っていない。

よって予想されるポジションより前にある可能性もある。

つまり壁が存在すればトンネル効果としてそれを確認できるということになる。

宇宙のどこにでも広がっているという部分の真相についてはともかく、確かなことは波動関数は壁の存在を気にしないである。（ただし壁の存在によって向こう側での観測確立は落ちる）

そんな奇妙なトンネル効果なので、これは宇宙におけるバグの一種じゃないかという声もたまに聞く。

※ただしこの"バグ"は恒星内での核融合などの生物が存在可能な条件を満たす役割を持っているので単純なバグとは言えないだろう（哲学的に考えると）

ちなみに今の話は一般的な量子力学で捉えたトンネル効果であるが、もしこれをボーム解釈で考えたらどうなるのか。

ボーム解釈だと粒子は粒子として存在している。

つまりボーム解釈でこの現象を考えると、ガイド波に乗って本当にある地点からある地点へ粒子が瞬間移動したということになるのだろうか？

（私が調べた限りハッキリとした回答は得られなかった）

ただ何であろうとここで疑問が浮かぶ。

なぜマクロの世界（日常生活）ではミクロの世界で起きるような事が目撃されないのか？

なぜ野球ボールは壁を通り抜けない？

ミクロの不確定性はどこへ行く？

それについて可能性は二つある。

・確率的に起きにくいだけ

・マクロの世界になると不確定性を制限する何らかの仕組みが本質的に宇宙に存在する

どちらが正しいのか現在のところ判明していないが、しかし確率的に起きにくいだけであればシュレーディンガーの猫もそのような感覚で考えなければならないのではないか？

たとえば観測されていない時の猫は薄っすら分裂しているので、だから分裂した猫同士が互いに影響をほとんど与えないので実験でそれを確認できないという具合に。

つまり野球ボールで二重スリット実験が行えない理由はこちら側の観測精度に問題があるという事になる。

しかし、その解釈だと量子デコヒーレンスの意味が直で意識による観測と結びついてしまうはずである。

しかもそれは意識解釈の理論ではなく量子力学を最初に知った時に考える誤解による意識解釈と同じ意味だろう。

なので個人的には後者の可能性を支持している。（確率以外の要因が宇宙の本質的なレベルで存在している）

そして私が支持しているこの量子力学の話の向かう先はシミュレーション仮説である。

観測問題のスキともいえるシュレーディンガーの猫のパラドックスがこれなら100%じゃないとはいえ解決できると思えるのでこれはデジタル物理学の哲学としての意味だけじゃなく量子力学の方とも深く繋がっていると考えることができる。

つまり先ほど言った何らかの仕組みはコンピュータを指しているというわけである。

※ただし話はそう単純ではない

詳しくはデジタル物理学の項目で取り上げているのでそちらをご覧ください。