次は、いよいよ「なぜ壊れないのか？」――量子力学と古典物理の両面から、その仕組みを見ていきたいと思います。
量子的不確定性とグラフェンの耐久性
「なぜ高速ビームがわずか1原子の厚みしかない膜をすり抜け、しかも壊さないのか？」
この結果は一見すると、超常現象のようにも思えます。
しかしながら、量子力学と古典的な物性の両面から眺めると、案外シンプルな答えが浮かび上がってきます。
まず量子力学の視点からみると、量子の世界では、「どの経路を通ったか」が確定しないまま進むとき、粒子は“波”の性質を強く発揮することが知られています。
これがコヒーレンス（干渉性）と呼ばれる状態です。
原子が波として振る舞う以上、「ここを通った」と特定できるほど強い相互作用を結晶と起こしていない、という見方ができます。
研究者たちはこの状況をドアを使って「もし酔っ払った人のように派手にガチャガチャとドアを開ければ、どのドアを通ったかはっきりわかります」とたとえています。
量子力学でいえば、“観測”できるほど強い相互作用が起こり、波動性が壊れてしまうのです。
一方、「どのドアを開いたのかわからない」レベルでそっと通ると、ドアが壊れることなく廊下を通り抜けるイメージになります。
SFの世界では越えられないはずの物理的障壁を量子化して（波の状態で）通り抜けると言う設定がしばしばみられますが、今回の研究はそれを現実世界のグラフェンを相手に実証したわけです。
一方、もしビームが壁を破壊するくらい大きな衝撃を与えると、「どこを通ったか」の情報がはっきり残ってしまい、回折は生じなくなってしまいます。
言い換えれば、破壊を回避する微妙な衝突条件こそが、「経路不確定＋回折パターン」を生み出す鍵になっているのです。
（※量子力学の世界では、ある粒子が「どの経路を通過したか」を観測できない（観測が入らない）状態にあるとき、粒子は波として振る舞い続けることになります。もし結晶を破壊するほど強い衝突が起これば、結晶に「ここを通った」という情報がはっきり残り、量子の波動性（コヒーレンス）は失われてしまいます。結果として、破壊を伴うほどのエネルギー伝達が起きないからこそ、「通過ルートがわからないまま回折を起こす」という量子力学的性質が保たれるのです。）
