シュレーディンガーの猫

箱の中に猫が一匹と、特別な装置がいっしょに入っていると想像してみてください。この装置には、1時間のうちに50%の確率で崩壊する（放射線を出して別の原子に変わる）可能性のある放射性原子が一つと、毒ガスのびんが入っています。

原子が崩壊すると、検出器がそれを感知してハンマーを落とし、毒ガスのびんを割ります。逆に原子がそのまま残っていれば、毒ガスは出ず、猫も無事に生き延びます。

原子や電子のようなミクロの世界を扱う物理学である量子力学では、確かめるまでは原子が崩壊した状態と崩壊していない状態が半々で混ざり合っていると考えます。そうだとすると、この原子とつながれた猫も、箱を開けて確かめるまでは生きていると同時に死んでいる状態で重なっていなければならない、という奇妙な結論になります。

もう少し正確に言うと、この思考実験を提案した物理学者エルヴィン・シュレーディンガーは、量子力学の不思議さを称えるためにこの話を持ち出したわけではありません。むしろ、当時の科学者たちが示した解釈が常識的に見ていかにばかげているかを突くために作った、パラドックスでした。

電子のように目に見えないごく小さな粒子では、複数の可能性が重なり合う「量子の重ね合わせ」が実際に起こります。ところが、このルールを猫のような大きな現実の物体にそのまま当てはめると、常識外れの矛盾が生まれてしまいます。

つまりシュレーディンガーは、猫という極端なたとえを通して、ミクロの世界の確率的な性質を現実の世界にむやみに広げて説明すると、どんなに奇妙な結論に行き着くかを示そうとしたのです。もちろん、本当に生きた猫を箱に入れて危険な実験をしたことはありません。

では、なぜ私たちは日常で、生と死が重なった猫を決して目にしないのでしょうか。かつては、観測者が箱のふたを開けて中をのぞいた瞬間に、はじめて猫の生死が一つに決まると説明されることもありました。

しかし今日では、多くの物理学者が、意識を持った人が見ていなくても、周囲との物理的な相互作用が重ね合わせの状態を崩すと説明しています。箱の中の原子や装置は、箱の壁、空気の分子、光など、たくさんの周囲の環境と絶えずぶつかり、エネルギーをやり取りしています。

このように、周囲とぶつかって量子的な重ね合わせの状態があっという間に壊れる現象を、デコヒーレンス（重ね合わせが失われる現象）と呼びます。私たちが暮らすマクロの世界では、この過程がまばたきよりはるかに速く起こるため、重なった猫は見えません。ただし、デコヒーレンスだけで、複数の可能性のうちなぜ一つの結果だけが現れるのかまで説明できるかについては、さまざまな見解があります。