量子研究は、なぜ時間が後ろ向きではなく前向きに進むのかという疑問を喚起する
アラン・ボイル著
なぜ私たちは過去は覚えているのに、未来は覚えていないのでしょうか？馬鹿げた質問のように思えますが、一部の科学者にとっては、これは物理学と知覚に絡み合った深い謎です。
1世紀以上前にアルバート・アインシュタインの相対性理論を発表した同じ雑誌に掲載された研究で、この謎は新たな展開を見せている。
物理学年報10月号で、2人の研究者は、時間の矢として知られる現象は、私たちのような観測者だけでなく、私たちが観測する時計やその他の物にも依存していると述べています。
「私たちの論文は、時間は過去から未来へと刻々と過ぎていく『外側』に存在するのではなく、むしろ、経験した出来事に関する情報を保存する観察者の能力に依存する、出現する特性であることを示しています」と、アステラス製薬グローバル再生医療部門の責任者で共著者のロバート・ランザ氏はGeekWireへのメールで述べた。
この論文は物理学のいくつかの重要な概念を援用している。物理学者によれば、宇宙の最も根本的なレベルでは、その働きは時間対称性を持っている。言い換えれば、宇宙の因果律のフィルムストリップは、前へ進むのと同じくらい簡単に後へ進むことができるはずだ。
しかし、日常の現実が時間非対称であることは、何気なく観察する者にとっても明らかです。例えば、卵を殻から取り出して黄身を戻すことはできません。この考え方は、系のエントロピーは時間とともに増加するという物理学の熱力学第二法則に深く根ざしています。
では、無秩序性として最もよく考えられるエントロピーが、なぜ一方向に動くのでしょうか？一部の物理学者は、これは量子力学と関係があるのではないかと示唆しています。
基本的な考え方は、有名なシュレーディンガーの猫の思考実験の結果に似ています。箱を開けて猫が死んでいるのがわかった場合、箱を閉じて重ね合わせの状態で何らかの方法で猫を生き返らせようとすることはできません。
この現象の一つの説明として、デコヒーレンスと呼ばれるものがあり、そのメカニズムとして重力に依拠している。しかし、ランザ氏とハーバード大学医学部のドミトリー・ポドルスキー氏は論文の中で、重力デコヒーレンスはエントロピーと時間の進行を説明するには不十分だと主張している。
ランザ氏とポドルスキー氏は、時間が前進する唯一の理由は、私たちの脳がそのように作られているからだと述べている。
「私たち観察者は記憶を持っており、過去に観察した出来事しか思い出せません」と彼は述べた。「『未来から過去へ』の軌跡は記憶の消去と関連しています。なぜなら、エントロピーを減少させるあらゆるプロセスは、記憶と観察された出来事の間のエンタングルメント（量子もつれ）の減少につながるからです。言い換えれば、もし私たちが未来を経験しても、そのようなプロセスに関する記憶を保存することはできないのです。この情報が脳から消去されることなく、過去に戻ることはできないのです。」
この論文は、ランザがこのテーマに関する著書『バイオセントリズム』と『バイオセントリズムを超えて』で主張してきたこと、つまり、意識が物理的現実の創造において重要な役割を果たすということに基づいています。
では、この新しい論文は、この議論にどれほどの光を当てるのだろうか？カリフォルニア工科大学の理論物理学者で、『From Eternity to Here』と『The Big Picture』の著者であるショーン・キャロル氏によると、それほど多くの光は当てられないという。
「重力デコヒーレンスが時間の矢と関連しているという考えは、決して定説ではありません。実際、明らかに間違っていると私は主張します」とキャロル氏はGeekWireへのメールで述べた。「このメカニズムの一つが機能しないという事実は、他のメカニズムも機能しないことを意味するものではありません。…最も寛大な解釈をしても、これはあまりニュース価値がないように思えます。」
もう一人の理論物理学者、ルボシュ・モトルはさらに踏み込んだ主張を展開する。彼は長年、時間の矢をめぐる騒ぎは、物理学が原子レベルではなくマクロレベルでどのように機能するかについての誤解に根ざしていると述べている。
「21世紀の時間の矢に関する議論のほとんどは、根本的に非合理的だ」と彼は2007年に書いている。
ランザ氏は懐疑的な意見に直面することに慣れている。バイオセントリズムだけでなく、彼の専門分野である再生医療に関しても同様だ。「科学界の考え方は、時にそれほど大きくは変わらないのです」と彼は言う。
この最新の論文が大きな反響を呼ぶか否かに関わらず、時間と因果関係の謎は今後も科学界にとって挑戦であり続けるだろうとランザ氏は確信している。
彼は例として、量子力学の奇妙な含意を浮き彫りにする逆因果律の実験を挙げている。（ワシントン大学の物理学者ジョン・クレイマーが行ったそのような実験の一つは、量子の混乱という当然の結果に終わった。）
彼はまた、知覚と現実をめぐる衝撃的な視点が、『スローターハウス5』から『バック・トゥ・ザ・フューチャー』に至るまで、人々の心に響く物語を生み出し続けていると指摘する。（近日公開予定のエイリアン映画『メッセージ』も同様に興味深いテーマに触れることが期待されている。）
ランザ氏の見方では、これがパラダイムシフトの始まりです。
「それはたいてい、内側からではなく、外側から押し付けられるものです」とランザは言った。「これらの映画は、これが現実だと直感的に伝えているのです。」
ポドルスキーとランザは、Annalen der Physik誌に掲載された「量子重力におけるデコヒーレンスについて」の共著者です。「非繰り込み可能場の理論と量子重力におけるデコヒーレンスについて」と題された論文の別バージョンは、ArXivプレプリントサーバーから入手できます。
