コペンハーゲン解釈の勝利 (1925-1927)

「我々は量子力学を、物理的・数学的基本仮説がもはや修正不可能な完全な理論であるとみなしています。「ハイゼンベルクとボルン、1927年のソルベー会議での論文）

ハイゼンベルクは、コペンハーゲン大学のボーアの理論物理学研究所で講師として働いていた1927年2月に、不確定性原理を定式化しました。 スキーで休暇をとっていたボーアが研究所に戻ると、すでにハイゼンベルクの論文が下書きされていた。 ハイゼンベルクの依頼でアインシュタインに論文を送ったボーアは、アインシュタインに「結果は正しいが、ハイゼンベルクのアプローチは狭すぎるし、彼のガンマ線顕微鏡には欠陥がある」と苦言を呈した。 ボーアにとって不確定性関係は、単に量子方程式と粒子と不連続性の使用から生じたものではない。 波も粒子も等しく考慮しなければならず、電子による光波の散乱も極めて重要であった。 ハイゼンベルグが自分の思考実験を修正したとき、それは結果を確認したにすぎなかった

ボーアの言葉を借りれば、波と粒子の絵、つまり視覚的表現と因果的表現は、互いに「補完的」なものである。 つまり、相互に排他的でありながら、量子事象を完全に記述するためには共同して不可欠なものである。 もちろん、日常的な実験では、物体が波であると同時に粒子であることはありえず、状況に応じてどちらか一方にならざるを得ない。 この解釈は後に改良され、観測されない物体の波動関数は、実験者がある実験で何を観測するかを選択するまでは、波動と粒子の両方の像が混在したものとなる。 (ハイゼンベルグによれば、物体の経路は、それを観測したときに初めて存在することになる。） 波動画と粒子画のどちらかを選択することで、実験者は手つかずの自然を破壊することになる。 このような好意的な考え方は、”ありのままの “自然について学べることに制限を与えてしまう。 この限界は、ハイゼンベルクの不確定性関係によって表現される。ハイゼンベルクの不確定性関係は、ボーアにとって、彼が今「相補性」と呼んでいるものと関係がある。 相補性、不確定性、そしてシュレーディンガーの波動関数の統計的解釈は、すべて関連していたのです。 2167>

:Bohr との話し合いはしばしば真夜中過ぎまで続き、満足な結論が得られなかったので、…二人ともすっかり疲れてしまい、むしろ緊張してしまった。 粒子と不連続性の主要な使用を主張し、すでに出版されていた自分の論文を撤回するようにというボーアの提案を拒否しました。 しかし、ボーアの見解を読者に知らせ、顕微鏡の分解能に関する誤りを認める一文を付け加えた。 1927年の数ヶ月間、ボーアとの戦いは激しくなり、ハイゼンベルグは涙を流し、ボーアに傷を負わせたと伝えられている。 明らかに、25歳のハイゼンベルグには大きな問題があったのだ。 ハイゼンベルクはライプツィヒ大学に赴任することが決まり、就職の状況も一段落した。 そしてボーアはイタリアのコモ湖で開かれた学会で、相補性の議論を発表した。 その1ヵ月後の1927年10月、ベルギーのブリュッセルで開かれたソルベー物理学会議で、ボルンとハイゼンベルクは、量子力学は完全であり、取り消すことはできないとまで宣言したのです

「この理論は多くの成果をあげたが、古いものの秘密にはほとんど近づけない。 いずれにせよ、私は彼がサイコロを投げないことを確信している」
-アインシュタイン、マックス・ボルンへの手紙、1926年12月4日

新しい解釈や、ボルンとハイゼンベルグの将来の仕事についての声明に、誰もが同意したわけではありません。 アインシュタインとシュレーディンガーは、最も顕著な反対者の一人でした。 彼らは最後までコペンハーゲンの教義を完全には受け入れなかった。 アインシュタインは、確率に依存することに不満を持っていた。 しかし、もっと根本的なことを言えば、彼は自然は実験者とは無関係に存在し、粒子の運動は正確に決定されると信じていた。 その運動を支配している自然法則を明らかにするのが物理学者の仕事であり、最終的には統計的理論を必要としない。 アインシュタインにとって、量子力学が統計的な結果と矛盾せず、すべての運動を完全に記述できないという事実は、量子力学がまだ不完全であることを示すものであった。

ボーアとアインシュタインの論争については、アインシュタインの展示をご覧ください。

アインシュタインや他の人々の反対にもかかわらず、ボーア、ハイゼンベルクとその同僚は、当時の大多数の物理学者によって自分たちの解釈が受け入れられるようにすることができました。 それは、世界各地を講演して回り、新解釈が有効であることを証明することによって行われた。 理論の成功は、当然ながらハイゼンベルクのような研究所に多くの優秀な学生を集め、中にはアメリカ、インド、日本といった遠方からやってくる学生もいた。 コペンハーゲン理論に基づき、新しい量子力学の教育を受けた優秀な学生たちが、新しい世代の物理学者を形成していったのである。 1930年代から40年代にかけて、ヒトラーの台頭により、ドイツや中欧の物理学者たちは、この新しい思想を携えて世界中に散らばっていった

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