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【シュレーディンガー①:波動方程式と猫】
電子が波なら、どんな式に従う?

獲得EXP:モデルにする力 +500 | 前提を疑う力 +300 科学の分野:量子と原子

1925年、チューリッヒで、電子が波なら波の方程式があるはずだと考え始めるシュレーディンガー
<シュレーディンガー 1925年、チューリッヒ
エルヴィン・シュレーディンガー
今日の集まりで、デバイに軽く言われたよ
何て?
エルヴィン・シュレーディンガー
「電子が波だと言うなら、波の方程式を満たすはずだろう?」って
電子が波……? 粒じゃないんですか?
エルヴィン・シュレーディンガー
フランスのド・ブロイが、すべての物質には波がともなう、と言い出したんだ
エルヴィン・シュレーディンガー
(原子核のまわりに、波がぐるりと広がっている図を送ってくる)
電子が、こんなふうに広がってるってこと?
エルヴィン・シュレーディンガー
波だとしたら、ね。でも、その波がどう揺れるかを決める式が無い
じゃあ、その波の方程式を……
エルヴィン・シュレーディンガー
まだ誰も書いていない。だから、私が書く

トーク:出典の事実をもとにした再構成。相手は架空の読者(右の吹き出し)。トークの中身:ド・ブロイの物質波の考え②、デバイの一言がきっかけになったこと②。図はこのページの説明用です。

当時の人たちは、こう考えていました。 ハイゼンベルクのページで見たように、1925年、ハイゼンベルクは誰も見たことのない電子の軌道を捨て、測れる光の振動数と強さだけを表に並べて、量子力学を組み立てました(ハイゼンベルクのページ)。答えは正しい。でも、そこには目に浮かぶ絵がありませんでした。

でも、ここはまだ分かっていないままでした。 同じころ、フランスのド・ブロイは「すべての物質には波がともなう」と言い出していました②。電子が波なら、その波はどう広がり、どう揺れているのか。それを決める式は、まだ誰も書いていなかったんです。

このクエストの問い

電子が波なら、その波はどんな式に従うのか?

分野の線|量子力学(行列 ⇄ 波)

ボーア(軌道)→ ハイゼンベルク(軌道を捨て、表で書く)⇄ シュレーディンガー①(いまここ。電子を波の式で書く) → ショックレー(結晶の中の電子・トランジスタ)

このページは①量子。②生命(『生命とは何か』1944年)は シュレーディンガー②のページへ

WHEN | 時代背景1926年、テレビとロケットと電子の波

年
世界
シュレーディンガー
日本
1887
8月12日、ウィーンに生まれる①
1925
ハイゼンベルクの行列力学(ハイゼンベルクのページ)
1926
1月26日、ベアードがテレビの公開実験。3月16日、ゴダードが最初の液体燃料ロケットを発射⑧
1月、波の方程式の論文。5月、行列力学と同じ中身だと示す①②⑤
8月6日、日本放送協会(NHK)の設立。12月25日、大正天皇が亡くなり、昭和が始まる⑧
1933
ノーベル物理学賞(ディラックと)。ドイツを去る①
1935
9月15日、ナチス・ドイツのニュルンベルク法。10月3日、イタリアがエチオピアに侵攻⑨
11月、論文「量子力学の現状」で箱の中の猫③⑦
2月18日、天皇機関説事件。8月12日、相沢事件⑨
1961
1月4日、ウィーンで死去①

1926年は、「見えないものを、遠くへ届ける」技術が次々に生まれた年でした。1月、イギリスのベアードがテレビの公開実験に成功します。3月には、アメリカのゴダードが液体燃料のロケットを初めて打ち上げました⑧。

その1月、チューリッヒのシュレーディンガーは、電子を波として書く方程式の論文を世に出します①②。ハイゼンベルクの行列力学から、わずか半年ほど後のことでした。

日本では8月、日本放送協会(NHK)ができ、年の終わりの12月25日、大正天皇が亡くなって元号が昭和に変わります⑧。

9年後の1935年、ヨーロッパは大きく揺れていました。9月、ナチス・ドイツがニュルンベルク法を定めます⑨。その2か月後、ドイツを去っていたシュレーディンガーは、箱の中の猫の論文を出しました③。

波の方程式を書いたのは、どんな人だったのか?

WHO | 挑戦者ウィーンに生まれ、ヨーロッパを渡り、ウィーンに還った

1921年からチューリッヒ大学で研究したシュレーディンガー
エルヴィン・シュレーディンガー(イラスト)
※似顔絵は資料をもとに AI で描いた想像図です。ご本人・ご遺族・権利を管理する団体とは関係ありません。

(年齢は生年月日からの計算)

エルヴィン・シュレーディンガーは1887年、ウィーンに生まれました①。1921年にチューリッヒ大学へ移り、ここで30代の後半に、生涯の代表作となる波の方程式を書きます①②。

ハイゼンベルクより14歳年上。量子力学をつくった人たちの中では、遅れてきた大人の物理学者でした。

その人生は、ヨーロッパの激動に振り回されます。1933年、ノーベル賞を受けたその年に、ナチスの反ユダヤ主義に反対してドイツを去りました①。1936年にオーストリアのグラーツへ戻りますが、1938年、オーストリアがドイツに併合されると「政治的に信用できない」として職を追われ、妻とイタリアへ逃れます①。

行き着いた先は、アイルランドのダブリンでした。デ・ヴァレラに招かれて、1940年から15年間、ダブリン高等研究所で理論物理を率います①。ここで1944年、物理学者が生命を語る本『生命とは何か』が生まれました(シュレーディンガー②のページ)。

主な成果 転落・対立

  1. ウィーン・チューリッヒ(物理学者として)
  2. 18870歳ウィーン 8月12日に生まれる①
  3. 192133〜34歳チューリッヒ大学 チューリッヒ大学へ移る①
  4. 1925〜192638歳波の方程式。1926年1月に論文、5月に行列力学と同じ中身だと示す①②⑤成果
  5. 逃れる(ナチスの時代)
  6. 193345〜46歳オックスフォード ノーベル物理学賞(ディラックと)。ナチスの反ユダヤ主義に反対してドイツを去る①
  7. 193548歳11月、箱の中の猫の論文③⑦成果
  8. 193648〜49歳グラーツ大学 オーストリアへ戻る①
  9. 193850〜51歳オーストリアの併合後、「政治的に信用できない」と解雇され、妻とイタリアへ逃れる①転落
  10. ダブリン
  11. 1939〜194051〜53歳ダブリン アイルランドのデ・ヴァレラに招かれ、ダブリン高等研究所の理論物理学部の所長に(〜1955)①
  12. 194456〜57歳『生命とは何か』を出す(シュレーディンガー②のページ)成果
  13. ウィーンへ
  14. 195668〜69歳ウィーン大学 ウィーンへ戻る①
  15. 196173歳ウィーン 1月4日、結核のため死去①転落

チューリッヒの30代後半に、何を見つけたのか?

WHAT | 達成した事起こし電子の波を、方程式に

1926年1月、電子の波が従う方程式を出し、水素のような原子の正しいエネルギーの値を出したシュレーディンガー
1926年1月

電子の波が従う方程式(シュレーディンガー方程式)。水素のような原子の正しいエネルギーの値を出した

①②⑦

原子の中は、目に浮かぶ絵では書けない(行列力学)
1926年 約4週間後

2本目の論文:ばねのような振動・回転・2つの原子の分子にも使えると示す

①

—
1926年5月

3本目の論文:自分の波の方程式と、ハイゼンベルクの行列力学は、同じ中身だと示す

①⑤

2つの理論は、別々の答えを出す対立する理論
1935年11月

箱の中の猫:量子力学の読み方に、ばかげた結論を突きつける思考実験

③⑦

—

このページの主役は、1926年1月の方程式です。

ハイゼンベルクの行列力学は、正しい答えを出しました。でも、それは数字のマス目の計算で、原子の中で電子が何をしているのかは見えません。シュレーディンガーの方程式は、同じ原子の中を「波」として描きました②。水素のような原子に当てはめると、正しいエネルギーの値が、波の形から自然に出てきたんです①②。

そして同じ年の5月、シュレーディンガーは、自分の波の式とハイゼンベルクの表が、見た目はまったく違うのに、中身は同じだと示しました①⑤。2つの山道が、同じ頂上に着いていたんです。

ただ、その頂上で、新しい問いが待っていました。電子の「波」とは、いったい何の波なのか。

最初の式が観測と合わなかったとき、あなたならどうする?

道が A・B・C の三手に分かれる道標 ABC

CROSSROADS | 分かれ道合わない式を、どうするか

あなたはシュレーディンガーです。ド・ブロイの物質波の考えをもとに、電子の波の式を探しています。最初に作ったのは、アインシュタインの相対性理論まで取り込んだ式でした。ところがその式で水素を計算すると、それまで知られていたゾンマーフェルトの式と合わないんです②。

この違和感を目にしたとき、あなたならどうする?

Aこれまでの見方を受け取る:相対性理論まで入った式のほうが筋が通っているはず。合わないのは、比べている式のほうに問題があるのだろうタップして、その先へ
分かること理論として筋の通った式を、そのまま守れる
見逃すこと自分の式のどこかに、まだ足りないものがある可能性を確かめないままになる
科学の手順では理論の筋を優先し、合わない結果を相手の側の問題とみなす
B波の考えそのものを捨てる:合わないのだから、電子を波として書く道が間違っていたのだろうタップして、その先へ
分かることうまくいかない道から、早く引き返せる
見逃すこと「波」の考えが正しく、式の作り方だけが問題だった場合に、それを見逃す
科学の手順では仮説の土台ごと捨てる
C式を1段やさしくして、もう一度試す:相対性理論はいったん外し、速さが小さいときのより簡単な式で、水素のエネルギーが合うかを確かめるタップして、その先へ
分かること簡単な式で合えば、「波」の考えそのものは正しいと分かる
見逃すこと相対性理論とのつながりは、しばらく置き去りになる
科学の手順では仮説の芯(波)は残し、条件を1つ外して観測と比べる
★ シュレーディンガーが進んだ道この道へ進みました。何が分かったかは HOW で②
その後この簡単な式が、いま「シュレーディンガー方程式」と呼ばれる式になります。最初に捨てた相対論の式は、のちにクライン=ゴルドン方程式と呼ばれ、別の人の名前で残りました②

シュレーディンガーが進んだ道は C。

簡単にした式で、何が起きたのか?

HOW | 泥沼の攻略法波の考えを残し、式を1段やさしくした

物の動き(力学)と光の進み方(光学)が似ているというハミルトンの発見を道しるべに、物の動きの裏にも波があると考えた筋を、図で説明するシュレーディンガー(図は説明用)

学会発表のスライド風に、1925年から1926年の筋を追ってみます。

波の考えを残し、式を1段やさしくした

当時の常識

常識

手がかり

観測
  • ド・ブロイ:すべての物質には波がともなう②

きっかけ

工夫
  • デバイ:「粒子が波なら、波の方程式を満たすはずだ」②

道しるべ

工夫
  • ハミルトンが示した、力学と光学がよく似ているという発見②

1回目の試み

検証
  • 相対性理論を入れた式。
  • 水素で計算すると、ゾンマーフェルトの式と合わない → 捨てる②

2回目の試み

検証
  • 1925年の暮れ、山にこもって式を探す②。
  • 方程式は、アローザの療養所での滞在中にできたとされる①

結果

考察
  • 1926年1月の論文「固有値問題としての量子化」。
  • 水素のような原子の正しいエネルギーの値が出る①②⑦

広がり

工夫
  • 約4週間後に2本目①、5月に3本目で行列力学と同じ中身だと示す①⑤

スライドの中身:出典の事実をもとにした再構成です(本人の発表の記録ではありません)。

まず目を向けたいのは、捨てたのは式で、考えではなかったことです。最初の式が合わなかったとき、シュレーディンガーは「電子は波だ」という芯は残しました。外したのは、相対性理論という条件のほうです②。何を守り、何を外すか。その切り分けが、2回目の成功につながりました。

次が、古い道具を、新しい問いに持ちこんだことです。ハミルトンは、物の動きの力学と、光の進み方の光学が、よく似た形で書けることを示していました②。光は波です。それなら、物の動きの裏にも波があってよい。シュレーディンガーは、この古い似かよいを道しるべにしました②。

そして、同じ頂上を、別の道から確かめたことです。波の式を書いた4か月後、彼は自分の式とハイゼンベルクの行列力学が同じ中身だと示しました①⑤。対立する2つの理論ではなく、同じものの2つの書き方だったんです。

ところが、話はここで終わりません。同じ1926年、ボルンが「波の大きさの2乗は、電子がそこで見つかる確率だ」という読み方を出しました②。シュレーディンガー自身は、波を電気の濃さだと考えていましたが、うまくいきませんでした②。自分の式が、自分の好まない「確率」で読まれ始めたんです。

コラム|ところで、「シュレーディンガーの猫」って聞いたことありますよね

箱の中の猫が、生きているとも死んでいるとも言えない――。量子力学の話になると必ずといっていいほど出てくる、あの猫です。

出てきたのは1935年11月の論文「量子力学の現状」でした③⑦。箱の中に、猫と、ごく少しの放射性物質と、ガイガー計数管と、青酸の入った瓶を入れておく。放射性物質が崩れれば、計数管が反応して瓶が割れ、猫は死ぬ③。量子力学の読み方に従えば、箱を開けて見るまで、猫は「生きている猫と死んでいる猫が、同じ割合で混ざって、ぼやけている」ことになる④。

でも、シュレーディンガーは、猫が本当に生きていて死んでいると考えたわけではありません。ボーアやハイゼンベルクの読み方をそのまま進めると、こんなばかげた結論になる。それを示すために作った例でした③。論文には「まったくふざけた場合さえ作れる」と書いています③。

きっかけは、同じ1935年5月のアインシュタインたちの論文(EPR)をめぐる、アインシュタインとの手紙のやりとりでした③。アインシュタインが挙げた「火薬の樽」の例を、猫と青酸に置きかえたんです③。1950年、アインシュタインは手紙で、この猫を褒めています③。

量子力学への皮肉として生まれた猫が、いまでは量子力学のいちばん有名な顔になっている。ちょっと皮肉な話です。

自分の式が、自分の好まない読み方で広まったとき、何が起きたのか?

DARK SIDE | 失敗と苦悩の記録生みの親が、いちばんの疑い手に

  1. 1926年ボルンが、波を「見つかる確率」と読む見方を出す。シュレーディンガーの電気の濃さの読み方はうまくいかない②
  2. 1933年ノーベル物理学賞。ナチスに反対してドイツを去る①
  3. 1935年アインシュタインとの手紙ののち、猫の論文で確率の読み方にばかげた結論を突きつける③
  4. 1938年併合後のオーストリアで解雇され、イタリアへ逃れる①
  5. 1961年1月4日ウィーンで結核のため死去。73歳①

シュレーディンガーの方程式は、量子力学のいちばん使われる道具になりました。ところが、その生みの親は、その波を確率で読む見方に、最後までなじめませんでした。

1926年、ボルンが「波の大きさの2乗は、電子がそこで見つかる確率」と読む見方を出しました②。シュレーディンガーが考えた「波は電気の濃さ」という読み方は、うまくいきませんでした②。

彼は、確率で読む見方を好みませんでした。「好きではないし、関わらなければよかった」とまで言った、と伝えられています①。ただ、この言葉は出どころがはっきりしません。はっきり記録に残っているのは、行動のほうです。1935年、アインシュタインとの手紙のあと、彼は箱の中の猫を出し、主流の読み方を進めるとばかげた結論になる、と示しました③。自分の式から生まれた理論に、自分で疑問を突きつけたんです。

その疑いの目は、物理の外にも向かいました。1944年、ダブリンで彼は、物理の目で生命を問う本を出します(シュレーディンガー②のページ)。

ヨーロッパを転々とした人生は、1956年にウィーンへ戻って終わりに近づき、1961年1月4日、結核のため73歳で亡くなりました①。

なお、私生活については、1989年の伝記が示した疑いと、2026年にその伝記を批判した論文とで、見方が割れています①。このページでは、その中身には立ち入りません。

あなたは、自分が作ったものが、自分の考えとは違う使われ方で広まったとき、それに異を唱えられますか?

では、この人の何がすごかったのか?

WHY | なぜそれが凄かったのか見えない原子を、波の絵で書き直した

当時の常識・制約
シュレーディンガーがしたこと
行列力学は正しいが、目に浮かぶ絵が無い
電子を波として描く方程式を書いた①②
筋の通った理論の式なら、観測と合わなくても守りたくなる
相対論の式を捨て、芯(波)だけ残して簡単な式で試した②
波の式と表の式は、対立する2つの理論
同じ中身だと、自分で示した①⑤
主流の読み方には、生みの親も従うもの
猫の思考実験で、主流の読み方にばかげた結論を突きつけた③
このクエストの答え

電子が波なら、その波はシュレーディンガー方程式に従います。シュレーディンガーは、ド・ブロイの「物質は波」という考えを芯に残し、合わなかった最初の式を捨てて、1段やさしい式で試し直すことで、水素の正しいエネルギーを出しました。そして、その波が何を意味するのかという次の問いには、最後まで自分の目で疑いを向け続けたんです。

― いまの私たちへ ―

技術1

合わなかったとき、捨てるのは「考え」か「条件」かを分ける

最初の式が合わなかったとき、シュレーディンガーは「電子は波」という考えを守り、相対性理論という条件だけを外しました。

仕事でも、新しい施策がうまくいかないと、案ごと捨てがちです。その前に、案の芯(何を変えたかったか)と、付け足した条件(対象の広さ、期限、道具)を分けて、条件を1つ外してもう一度試す。芯が正しければ、そこで手応えが出ます。

技術2

自分の案から生まれた「主流」にも、疑問を出す

シュレーディンガーは、自分の式から生まれた読み方に、猫で疑問を突きつけました。

自分が始めた仕組みが広まり、周りがそれを当たり前に使い始めたとき、いちばん疑いにくいのは自分自身です。広まったものを「こう使い続けると、どんなばかげたことが起きるか」と1つ極端な例で試してみると、見落としていた弱点が見えてきます。

あなたの仕事で、うまくいかなかったときに「案ごと」捨ててしまったものはありませんか?

分かったこと/次に生まれた分からないこと

電子の波は、方程式で書ける。分からなかったことが、1つ分かったんです。

でも、分かったら、次の分からないことが生まれました。原子が数えきれないほど規則正しく並んだ結晶の中では、電子の波はどう動くのか。

1928年に考え、翌年に発表した仕事で、ブロッホは、結晶のように同じ形がくり返される場の中で、シュレーディンガー方程式の解がどんな形になるかを示しました⑥。これが、固体の中の電子のふるまいを説明する理論(バンド理論)の土台になります⑥。その理論の上で、20年後、ベル研究所の人たちが、真空管に代わる小さな固体の部品を作り出しました。ショックレーのページへ続きます(ショックレーのページ)。

もう1つの問いもあります。物理の法則で、生命は説明できるのか。 シュレーディンガー自身が、ダブリンでこの問いに挑みました(シュレーディンガー②のページ)。

量子の理論をさらに光と電子の世界へ広げた道は、朝永振一郎のページ・ファインマンのページへ。

冒頭のトークは、出典②の事実(ド・ブロイの物質波の考え、デバイの一言がきっかけになったこと)をもとにした再構成で、会話そのものの記録ではありません。波の図は、このページの説明用です。方程式ができた場所は、出典①が「アローザの療養所での滞在中」、出典②が「1925年12月に山にこもった」と別々に書いており、1つの出来事としては確かめられていないため、分けて書きました。「好きではないし、関わらなければよかった」は出典①が引きますが出典の注が無く、出典④にも無いため、伝えられる言葉として扱いました。猫の論文の言葉は出典③④の英訳に拠ります。ハイゼンベルク・オイラー・シュレーディンガー②・ショックレー・朝永振一郎・ファインマンについての記述は、それぞれのページの出典に拠ります。

  1. ① Wikipedia「Erwin Schrödinger」https://en.wikipedia.org/wiki/Erwin_Schrödinger(生没・チューリッヒ大学・アローザの療養所での滞在・1926年の3本の論文・1933年のノーベル賞とドイツを去ったこと・グラーツと1938年の解雇・ダブリン高等研究所・1956年のウィーン・死因・「関わらなければよかった」〈出典の注なし。伝えられる言葉として扱った〉・私生活をめぐる伝記と反論の論文。参考。確認日 2026-10-29)
  2. ② Wikipedia「Schrödinger equation」https://en.wikipedia.org/wiki/Schrödinger_equation(ド・ブロイの物質波・デバイの一言・ハミルトンの力学と光学・最初の相対論の式とゾンマーフェルトの式・クライン=ゴルドン方程式・1925年12月に山にこもった・水素のエネルギー・ボルンの確率の読み方と電気の濃さの読み方。参考。確認日 2026-10-29)
  3. ③ Wikipedia「Schrödinger's cat」https://en.wikipedia.org/wiki/Schrödinger%27s_cat(1935年5月の EPR とアインシュタインとの手紙・11月の論文・猫と放射性物質と計数管と青酸・ばかげた結論を示すための例・「まったくふざけた場合さえ作れる」・火薬の樽・1950年のアインシュタインの手紙。参考。確認日 2026-10-29)
  4. ④ Wikiquote「Erwin Schrödinger」https://en.wikiquote.org/wiki/Erwin_Schrödinger(1935年の論文の「生きている猫と死んでいる猫が…ぼやけている」〈トリマーの英訳〉。「関わらなければよかった」は載っていないことを確かめた。確認日 2026-10-29)
  5. ⑤ Wikipedia「Matrix mechanics」https://en.wikipedia.org/wiki/Matrix_mechanics(1926年5月、波の方程式と行列力学が同じ中身だと示した。参考。確認日 2026-10-29)
  6. ⑥ Wikipedia「Bloch's theorem」https://en.wikipedia.org/wiki/Bloch%27s_theorem /「Electronic band structure」https://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_band_structure(1928年のブロッホの定理〈発表1929年〉・バンド理論の土台。参考。確認日 2026-10-29)
  7. ⑦ E. Schrödinger「Quantisierung als Eigenwertproblem」Annalen der Physik(1926)/「Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik」Naturwissenschaften 23, 807–812(1935年11月)(原論文。書誌は出典①③で確かめた。本文は開いていない)
  8. ⑧ Wikipedia 日本語版「1926年」https://ja.wikipedia.org/wiki/1926年(ベアードのテレビ・ゴダードのロケット・日本放送協会の設立・昭和の始まり。参考。確認日 2026-10-29)
  9. ⑨ Wikipedia 日本語版「1935年」https://ja.wikipedia.org/wiki/1935年(ニュルンベルク法・エチオピア侵攻・天皇機関説事件・相沢事件。参考。確認日 2026-10-29)

シュレーディンガーは何をした人?

オーストリアの物理学者で、1926年に、電子を波として書く「シュレーディンガー方程式」を発表し、水素のような原子の正しいエネルギーの値を出した人です。同じ年に、自分の方程式がハイゼンベルクの行列力学と同じ中身だと示しました。1933年にディラックとノーベル物理学賞を受け、1935年には「シュレーディンガーの猫」の思考実験を出しました。1944年には『生命とは何か』も書いています(②のページ)。

シュレーディンガーの猫とは?

1935年の論文に出てくる思考実験です。箱の中に猫と放射性物質と青酸の瓶を入れると、量子力学の読み方では、箱を開けるまで猫は生きている状態と死んでいる状態が混ざっていることになります。シュレーディンガーは猫が本当にそうなると考えたのではなく、ボーアやハイゼンベルクの読み方を進めると、こんなばかげた結論になると示すためにこの例を出しました。

シュレーディンガーから何を学べる?

うまくいかなかったとき、捨てるのが「考え」なのか「条件」なのかを分ける進め方です。シュレーディンガーは最初の式が観測と合わなかったとき、「電子は波」という考えは残し、相対性理論という条件だけを外して、正しいエネルギーを出しました。また、自分の式から生まれた主流の読み方にも、猫の例で疑問を出し続けました。


このクエストから得た武器を装備する

「合わなかったとき、捨てるのは「考え」か「条件」かを分ける」。
この思考を、今のあなたの仕事にどう適用しますか?