ヤング型干渉実験の概念図
さて、もう一度、上の図の干渉実験の話に戻ろう。極めて弱い強度のビームを使ってスクリーン上で粒子一個を検出する実験を考えよう。検出直前、粒子の波動関数ψ（の二乗）は干渉縞と同型の分布をもってスクリーン上に広がっていたわけだ。ところが、この粒子が点Ｑで検出されたとすると、もはや点Ｑ以外には存在しないのだから、確率解釈によれば、検出直後の波動関数は点Ｑのまわりだけで値をもち、それ以外の場所ではゼロであるような関数ψQになってしまったはずである。すなわち、スクリーン上で粒子を検出するという測定操作は、波動関数の変化
ψ→ψQ
をもたらす。これを測定による波動関数の収縮という。スクリーン上に広がって分布していた波動関数ψが一点Ｑに集中している関数ψQに変わったのだから、命名の由来は明らかだろう。
しかし、これは波ψがスルスルと波ψQに収縮するというような連続的な波動現象ではない（しばしば、こうのような誤解を聞く）。そもそも、点Ｑで見つかるか、別の点Q'で見つかるかは、初めからは分からないのだ。別の点Q'で見つかったとすれば波動関数の収縮は
ψ→ψQ'
であるが、初期状態ψが同じでも、結果がψQになるかψQ'になるかはわからない。量子力学は、ただ前者が起きる確率が点ＱにおけるＰの値、後者が起きる確率がQ'におけるＰの値によって与えられるというだけである。このように、測量による波動関数の収縮は純粋に非因果的かつ確率的な事象であった。前項末の議論、とくにサイコロのたとえを参考にしていただきたい。
とすれば、この測定過程は、測定対象粒子の波動関数の時間的変化を与えるはずのシュレーディンガー方程式によって記述されるはずはない。なぜならば、シュレーディンガー方程式は単純な波動方程式であり、因果的な時間発展しか与えないからである。すなわち、一つの初期状態からは、ただ一つの決まった結果しか出てこないからだ。
こうして深刻な疑問が生まれる。「測定過程、すなわち、測定による波動関数の収縮は量子力学自身によって記述できないのか？」という疑問である。これは量子力学の自己完結性を問う重大な疑問だ。この疑問が量子力学における観測問題の発端であった。
この問いかけの際、私たちは重要な事実を忘れていた。それは測定器の関与である。どのような測定過程でも、必ず測定器や検出器を使う。いまの議論だけで、量子力学の自己完結性を問うのは早すぎる。量子力学が完全であるとしても、測定過程が測定器の関与なしでは成立しないことを示唆しているかも知れない。したがって、上の疑問は「測定による波動関数の収縮という非因果的かつ確率的な変化が、観測対象系と測定器系全体に量子力学を適用することによって解明されるか？」と変更しなければならない。当然のことながら、その際、対象系と測定器系との間の相互作用を的確に取り入れ、測定器系の特質（例えば巨大な数の粒子を含むというマクロ性）を勘案する必要があるだろう。これが私たちが直面すべき観測問題の実態である。物理学者の中にも、この質問に「イエス」という人と「ノー」という人がいる。「ノー」という人は量子力学が自己完結性のない不完全な理論体系だと思っているのである。
測定過程を語る場合、測定器の登場は不可避だという結論は重要だ。古典物理学の場合でも、常に測定器は存在したが、測定器の存在を表面に出すことなく、力学量の測定について語ることができた。量子力学の場合、測定器の関与を取り入れなければ測定過程について語れないとすれば、観測対象であるミクロ粒子の客観的実在性はどう考えればよいのか？ この問題については後で何回か議論することになるが、古典物理学的世界のように、素朴実在論だけに頼って量子世界の認識を進めることの難しさを示唆しているかのようだ。観測問題が哲学的な認識論を呼び込む点である。
古典物理学的測定過程では、観測対象に与える乱れを無視できるような測定過程が原理的にいつも存在していたし、たとえ無視できない場合でも、その影響を理論的に解明し、結果から初期状態を逆算して知ることができたのである。このようなことは、特別な例外を除いては、量子力学では原理的に不可能だというのだ。一般に量子力学的測定過程は対象系の状態を根底から破壊し、一回の実験の結果（たとえばψQやψQ'）から初めの状態（ψ）を知ることはできない。
というと、量子力学では何もかもわからなくなってしまったと受け取られがちだ。実際、解説書やテレビなどの解説番組では、その点だけを強調したものがある。しかし、これは重大な誤解だ。いままでの議論でも繰り返し説明してきたように、量子力学は一つの力学系に対する一回の実験の結果については何もいわないが、多数回の実験結果の重ね焼きに対する統計法則を正確に与えてくれるのである。適当な実験を組み合わせれば、私たちは波動関数のすべてを知ることができる。この点は、しっかりと覚えておいてほしい。
もう一度、スクリーン上での粒子検出の問題に戻る。検出直前では、干渉縞と同型の広がりをもつ波動関数ψは、スクリーン上の各点各点で、そこに分布している数多くの粒子検出器と相互作用しているはずだ。しかし、事象としての結果は検出した点でしか起こらない。こうして見ると、量子力学の場合、波動関数との相互作用はそのまま事象としての結果に直結しているわけではない。これも「重ね合わせの原理」と「確率解釈」から出てくる論理的帰結であるが、常識的には不思議な話だ。この問題は後で”否定型測定”のパラドックスを論議する際、もう一度登場する。（量子力学入門 並木美喜雄 岩波新書より）