Ontological Reframing of the Photon / フォトンの存在論的再構成

Short Abstract

This paper reexamines the wave–particle duality of photons and the quantum measurement problem, not as deficiencies in physical laws or mathematical formalism, but as consequences of a conceptual conflation between two different hierarchical levels: existence and observation (record).

In conventional quantum theory, wave-like phenomena such as interference and diffraction and discrete detection events have been interpreted within the same conceptual level, leading to the widespread notion that “a photon is both a wave and a particle.” However, this interpretation contains an intrinsic conceptual tension arising from projecting the form of observational results directly onto the mode of existence.

In this study, observation is defined as a process in which a portion of an ongoing physical process becomes fixed as a discrete record through interaction with a measuring apparatus. By introducing a clear distinction between existence (continuous processes) and record (discrete outcomes), the photon’s wave nature is reinterpreted as its mode of propagation, while its particle-like character is understood as a property of the detection and recording process. Accordingly, wave–particle duality is not treated as a mysterious property of nature, but as a pseudo-problem produced by mixing descriptive levels.

Likewise, wave function collapse and the idea that observation determines reality can be reinterpreted as updates of recorded information rather than physical changes in existence. This paper does not modify the mathematical structure of quantum mechanics; instead, it aims to improve interpretational clarity through conceptual reorganization and proposes a framework contributing to foundational discussions in quantum theory.

ORCID: https://orcid.org/0009-0003-1530-4234

Japanese Abstract

本論文は、フォトンの波動粒子二重性および量子測定問題を、物理法則や数理構造の不備としてではなく、存在と観測(記録)という異なる概念階層の混同から生じた問題として再定式化することを目的とする。
従来の量子論では、干渉・回折といった波動的現象と、検出における離散的事象が同一階層で解釈されてきた結果、「フォトンは波でもあり粒子でもある」という二重性概念が定着した。しかしこの理解は、観測結果の形式を存在様式へ直接投影したことに起因する概念的緊張を含んでいる。

本論文では、観測を「物理過程の一部が測定装置によって離散的記録として固定化される過程」と定義し、「存在(連続的過程)」と「記録(離散的結果)」を明確に区別する枠組みを導入する。この枠組みに基づき、フォトンの波動性は伝播過程における存在様式、粒子性は検出・記録過程における表現形式として再定義される。したがって波動粒子二重性は自然界の不可解な性質ではなく、記述階層の混同から生じた擬似問題として理解される。

同様に、量子測定問題における波動関数収縮や「観測が実在を決定する」という描像も、存在変化ではなく記録更新として再解釈可能である。本論文は量子論の数理構造を変更するものではなく、概念的整理を通じて解釈上の透明性を高めることを目的とするものであり、量子論の基礎的議論における一つの枠組みを提示する。