パイロット波理論、量子トンネル効果の新実験に耐える

量子力学の「パイロット波理論」(ド・ブロイ=ボーム理論、dBB理論)をめぐり、新たな分析が発表された。Nature誌に載った量子トンネル効果の実験は、この理論に不利とみられていた。しかし装置からの光の漏れを考慮すると、理論と観測は矛盾しないという。

1927年に生まれた「第三の道」

約100年前の第5回ソルベー会議では、二つの立場が対立していた。ニールス・ボーアらコペンハーゲン学派は、世界は本質的に確率的だと考えた。アインシュタインは古典的な決定論を支持し、「神はサイコロを振らない」と述べたことで知られる。

この会議でフランスの物理学者ルイ・ド・ブロイが示したのが、パイロット波理論である。粒子は実在する連続的な軌道をもち、量子的な波に導かれる。サーファーが波に運ばれる姿に例えられる。二重スリット実験では、粒子は一方のスリットだけを通るが、波は両方を通って粒子を導く。初期条件の違いにより、多数回の実験で干渉縞が統計的に現れる。理論は長く顧みられなかったが、1952年にデヴィッド・ボームが再発見した。

トンネル効果実験と新分析

昨年、ヤン・クラース氏らオランダのチームが、光子を使ったトンネル効果の実験をNatureに発表した。トンネル効果とは、古典的には越えられない障壁を粒子が通り抜ける現象である。この実験は、dBB理論では障壁内の光子の速度がゼロになると予測され、観測と食い違うように見えた。

今回の分析は、装置の光の漏れを取り入れた。その結果、軌道は確かに障壁を通過することが示され、理論と観測が整合するとしている。

量子力学はLEDやMRI、レーザーなどを生んだ一方、解釈をめぐる議論は続いている。dBB理論の支持者は、測定問題を明確にし、シュレーディンガーの猫のような逆説も解消できると主張している。