「測れる」って何？〜日経サイエンス2012年7月号より
「存在する」と「見える」の間のギャップは意外に大きい
我々は世界をどこまで知り得るか。かつてハイゼンベルク（Werner Heisenberg）が提起した古くて新しい問題が，再び議論になっている。焦点は2つだ。ひとつは我々は位置や運動量などの物理的量を「どこまで」正確に知り得るかという測定の限界の問題（「『誤差』って何？」2012年6月号）。そしてもうひとつは我々は測定によって「何を」知り得るのかという，測定の可能性の問題だ。
あるけど見えない
世の中には，「確実にそこにあるが，決して見ることができない」ものが存在する。例えば電子波の位相だ。電子が波でもあることは，日立製作所の外村彰フェローが観測したアハラノフ・ボーム効果など数々の実験からわかっている。では電子の波をとらえて「今，電子波の山が来た」「谷が来た」と検知することはできるだろうか？ 実はできない。電子波の位相（波の形）を測ることは不可能なのだ。
奇妙に思う人もいるだろう。携帯電話はアンテナで電波をキャッチし，その形から情報を得ている。だが電波は光子が作る電磁波の一種で，電子が作る電子波とは違う。電子波の位相は測れないが，電磁波の位相は測れる。
なぜこんな違いが生じるのだろうか。「電子の電荷が保存するから」だと，名古屋大学の谷村省吾教授は指摘する。電子は決まった大きさの負の電荷を持ち，はがしたり付け加えたりすることはできない。そして電子の電荷を変えずに，電子波の位相を測る方法は存在しない。一方，光子には電荷がないしほかに光子単独で保存される量もなく，電磁波の位相測定は邪魔されない。
何が測れて，何が測れないのか。谷村教授は「測定可能」とは何かを物理の言葉で定義し，測定の可否を分けるカギが保存則にあることを，量子力学理論から示した。（続く）
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