光は波のように振る舞う。光は粒子のように振る舞う。どちらも真実である。これが波動粒子二重性であり、量子力学における最も奇妙で重要な概念の1つである。いくつかの実験では、光は波のように回折し干渉する。他の実験では、光は粒子のように検出器に当たる。物質についても同じことが言える。電子、陽子、さらには原子でさえ、波動性を示すことが示されている。二重スリット実験は古典的な実証である。電子を1つずつ2つのスリットに通すと、各電子が両方のスリットを同時に通過したかのように干渉パターンが形成される。しかし、各電子がどちらのスリットを通過したかを測定すると、干渉パターンは消える。

波動粒子二重性は、1924年にルイ・ド・ブロイによって提唱されました。彼は、すべての物質には波長があり、現在ではド・ブロイ波長と呼ばれ、λ = h/p で表されると提唱しました。ここで、h はプランク定数、p は運動量です。この考えは1927年に実験的に確認されました。波動粒子二重性は矛盾ではありません。それは量子力学の根本的な特徴です。粒子は波でも粒子でもありません。粒子は、測定方法に応じて両方の振る舞いを示す量子的な対象です。波と粒子の区別は古典的な概念であり、量子力学の現実を完全に捉えているとは言えません。

波動粒子二重性に関する事実

• 提案。 ルイ・ド・ブロイ、1924 年。
• Formula. λ = h/p。
• 光。 波と粒子として振る舞います。
• 物質。 電子と原子も波動性を示します。
• 二重スリット。 古典的なデモンストレーション。

波動・粒子二重性は相補性とは異なる。相補性とは、波動と粒子の記述は互いに排他的であるが、どちらも必要であるというボーアの原理である。