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この時代ではなくあの時代に生まれていたなら、もっとうまくできたと主張しているわけではない……。
巨視的デコヒーレンス、別名「多世界」は、ヒュー・エヴェレット三世が1957年の論文で初めて提案した。論文は無視された。ジョン・ホイーラーはエヴェレットに、ニールス・ボーアを訪ねるよう言った。ボーアは彼を真剣に受け取らなかった。
打ちのめされたエヴェレットは学術物理学を去り、最適化問題でラグランジュ乗数を一般的に使う方法を発明し、数百万長者になった。
ブライス・デウィット(「多世界」という語を作った)がPhysics Todayに記事を書いた1970年になって初めて、一般の物理学界はエヴェレットの考えを知った。巨視的デコヒーレンスはそれ以来、支持者を増やし続け、今では多数派の見方になっているかもしれない(あるいは、なっていないかもしれない)。
しかし、もつれの発見直後、1920年代にデコヒーレンスと巨視的デコヒーレンスが理解されていたとしよう。そして1957年になるまで、誰も収縮理論を提案しなかったとしよう。現在、デコヒーレンスの人気は着実に衰え、収縮理論が徐々に勢いを増しているだろうか。
量子もつれと重ね合わせを初めて発見した物理学者が、「燃えさかる猿にかけて、ほかの地球が無数にあるぞ!」と言った、もう一つの地球を想像してほしい。
それ以来、謎めいたボルン確率を説明する多くの仮説が提案されてきた。しかし、収縮公準を提案した者はまだ一人もいない。その可能性は、単に誰の頭にも浮かばなかった。
ある日、ヒューヴ・エレットがビールス・ノールの研究室に入ってくる……。
「どうしても理解できません」とヒューヴ・エレットは言った。「なぜ物理学では、誰も私の仮説に興味さえ持たないように見えるのでしょう。ボルン統計は現代量子論最大の謎ではないのですか?」
ビールス・ノールはため息をついた。普段ならわざわざ相手にもしないが、この若者には試してみようと思わせる何かがあった。
「ヒューヴ」とノールは言う。「どの物理学者も、ボルン統計を説明したと思っている人に毎年何十人も会う。パーティーへ行って、自分は物理学者だと誰かに言えば、その人がボルン統計の新しい説明を持っている確率は少なくとも十分の一だ。現代科学で最も有名な問題の一つであり、さらに悪いことに、誰もが自分に理解できると思っている問題なのだ。注目を得るには、新しいボルン仮説は……相当すばらしいものでなければならない」
「ではこれが」とヒューヴは言う。「これがすばらしくないのですか?」
ヒューヴはビールス・ノールのもとへ持参した論文を指した。短い論文である。題名は「ボルン問題の解決」。本文にはこうある。
量子系を測定すると、波動関数の一点を除くすべての部分が消え、ボルン統計によって定まる仕方で、非決定論的に生存者が選ばれる。
「完全に確かめておこう」とノールは慎重に言う。「私が君を正しく理解しているかどうか。ホイーラー=ドウィット方程式に従って発展する、この波動関数がある。そして突然、一部分を除く波動関数全体の振幅が、ただ自然にゼロになる。あらゆる場所で同時にだ。これは、巨視的水準というはるか上で、何かを『測定』したときに起きる」
「そのとおりです!」とヒューヴは言う。
「つまり波動関数は、私たちがいつ『測定』するかを知っている。『測定』とは正確には何だ? 私たちがここにいると、波動関数はどうやって知る? ものを測定する人間が現れる前には、何が起きた?」
「ええと……」ヒューヴは少し考える。それから論文へ手を伸ばし、「量子系を測定すると」を線で消し、「量子重ね合わせが大きくなりすぎると」と書き込む。
ヒューヴは晴れやかな顔で見上げる。「直りました!」
「なるほど」とノールは言う。「では、『大きすぎる』とはどれほど大きいのか?」
「50ミクロンの水準かもしれません」とヒューヴは言う。「そこはまだ検証されていないと聞きました」
突然、学生が部屋に顔を突っ込む。「ねえ、聞きましたか? 50ミクロンの水準で重ね合わせがたった今確認されましたよ」
「ああ」とヒューヴは言う。「ええと、それなら、どこかの水準で。実験結果が正しく出る水準なら、どこでも」
ノールは顔をしかめる。「いいかね、若者よ。ここの真実は心地よいものにはならない。最後まで聞けるか?」
「はい」とヒューヴは言う。「物理学者が私の話を聞かない理由を知りたいだけです」
「わかった」とノールは言い、ため息をつく。「いいか、もし君の理論が本当に真なら――波動関数の区画全体がただ瞬時に消えるなら――それは……そうだな。量子力学全体で唯一、非線形、非ユニタリ、微分不可能かつ不連続な法則になる。各部分がすぐ隣だけを見る、局所的な物理学の発展を妨げる。君の『収縮』は、物理学全体で唯一、優先基底と特権的な同時性空間を持つ基本現象になる。収縮は、物理学全体で唯一、CPT対称性、リウヴィルの定理、特殊相対論を破る現象になる。元の版では、物理学全体で唯一、本質的に心的な現象にもなっていただろう。何か抜けているか?」
「収縮は唯一の非因果的現象でもあります」とヒューヴは指摘する。「それで理論はもっとすばらしく、驚異的になりませんか?」
「ヒューヴ」とノールは言う。「物理学者は、君の理論の例外主義を、理論に有利でない点と見るかもしれない」
「ああ」とヒューヴは面食らって言う。「そうですね、二次の項を仮定すれば、微分不可能性の問題は直せると思います――」
「ヒューヴ」とノールは言う。「私の要点が伝わっていないようだ。物理学者が君に注目しない理由は、君の理論が物理学ではないことだ。魔法なのだよ」
「しかしボルン統計は現代物理学最大の謎で、この理論はボルン統計の機構を提供します!」とヒューヴは抗議する。
「違う、ヒューヴ。提供していない」とノールは疲れた声で言う。「『電磁場が天使たちに電子をどこへ押すか教えるマクスウェル方程式がここにある』と言う代わりに、『マクスウェル方程式がここにある』とだけ言えば、厳密により単純な理論が残る。君の主張は、荷電粒子をマクスウェル方程式に従って押し回す小さな天使がいる、と言って電磁気学の『機構を提供した』と主張するようなものだ。確かに、ボルン統計がなぜ起きるかはわからない。しかし君は、『収縮公準』が別の何かではなく、ボルン統計に従って世界を消すべき理由をほんのわずかも示していない。量子発展がユニタリであるという事実さえ利用していない――」
「ユニタリではないからです」とヒューヴが割り込む。
「――ユニタリ性こそ何らかの仕方でボルン統計の鍵になるに違いないと、ほとんど誰もが知っている。代わりに君は単に、『収縮を行うものへ世界をどう消すか教えるボルン統計がここにある』と言っている。そして『ボルン統計がここにある』とだけ言うほうが、厳密に単純だ」
「しかし――」とヒューヴは言う。
「それに」とノールは声を上げる。「収縮後に生き残る世界が一つしかない理由も、人間が重ね合わされる前に収縮が起きる理由も、君は正当化していない。そのため現代の物理学者には、君の理論が実に怪しく見える。これはまさに『唯一のキリスト』派が、ほかの地球について高校生に教えるとき、『論争も教える』べきだと論じるために使うような、検証不可能な仮説だ」
「私は『唯一のキリスト』派ではありません!」とヒューヴは抗議する。
「よろしい」とノールは言う。「それなら、世界が一つしか残らないとなぜただ仮定するのだ? それだけが君の理論の問題ではない。波動関数の正確にどの部分が消されるのか? どの基底で? 波動関数全体がデルタへ圧縮されていないのは明らかだ。そうなら、どこかで何らかの収縮が起きるたび、普通の量子コンピュータは重ね合わせにとどまれない――それどころか、普通の分子化学さえ機能しなくなりかねない――」
ヒューヴは急いで論文の「一点」を線で消し、「一部分」と書き、それから言う。「収縮は波動関数を一点へ圧縮しません。一つの世界以外の振幅をすべて消しますが、その世界の振幅はすべて残します」
「なぜ?」とノールは言う。「原理上、『収縮』を仮定した途端、『収縮』は波動関数のどの部分でも、どこでも消せる――なぜ一つの整った世界だけを残す? 収縮を行うものは、私たちがここにいると知っているのか?」
ヒューヴは言う。「一つの世界全体を残すのは、それが実験に合うからです」
「ヒューヴ」とノールは辛抱強く言う。「それを『事後的』と言う。さらに、デコヒーレンスは連続的な過程だ。異なるニューロンが発火する脳全体によって分割すれば、その各部分の波動関数内での相互干渉はほぼゼロになる。しかし、ほかの多くの過程は大きく重なり合う。完全に恣意的な選択――恣意的な基底選択を含む――をせずに、『一つの世界』を指して、それ以外をすべて消す方法などありえない――」
「しかし――」とヒューヴは言う。
「そして何よりも」とノールは言う。「波動関数のどの部分が消え、正確にいつ起き、正確に何が引き起こすかを君が言えない理由は、この理論を採用したなら、それが物理学全体で教えられる唯一の、形式的に指定されていない定性的な基本法則になることだ。たちまち、正確な詳細について意見が一致する物理学者は、どこにも二人といなくなる! なぜか。それは、正確にどう働くかを確定する実験的証拠なしに信じられる、現代物理学全体で唯一の基本法則になるからだ」
「えっ、本当に?」とヒューヴは言う。「物理学の多くはそれより非形式的だと思っていました。つまり、今ちょうど『一つの世界』を指すことは不可能だと話していませんでしたか?」
「それは世界が基本的ではないからだ、ヒューヴ! 私たちには、波動関数の発展を記述するために使う基本法則、ホイーラー=ドウィット方程式を支える膨大な実験的証拠がある。まったく同じ方程式を適用するだけで、巨視的デコヒーレンスの記述を得る。計算上の困難ささえなければ、原理上、その方程式は巨視的デコヒーレンスがいつ起きるかを正確に教える。ボルン統計がどこから来るかは知らないが、ボルン統計が何であるかを示す膨大な証拠がある。しかし収縮がいつ、どこで起きるかを君に尋ねても、君は知らない――それを確定する実験的証拠が一切ないからだ。ヒューヴ、この『収縮公準』が君の言うように働くとしても、それを知ることのできる方法は一切ない! 同じくらい魔法的なほかの無数の可能性ではなく、なぜこれなのだ?」
ヒューヴは防御するように両手を上げる。「私の理論を、大学で受け入れられた真実として教えるべきだとは言っていません! ただ実験で検証してほしいのです! それがそんなに悪いことですか?」
「収縮がいつ起きるかを指定していないから、君の理論を反証する検査は作れない」とノールは言う。「とはいえ、量子法則の何らかの部分が、ますます巨視的な水準で変わらないか、すでに実験で探している。一般原則として、巨視的系だけで現れる小数点以下二十桁目の何かがある場合に備えて。そしてボルン統計へ光を当てる何かを発見する望みも込めて。デコヒーレンス時間は当然のこととして調べる。しかし、何が異なりうるかについて広い視野を保つ。手がかりを探すとき、君の非線形、非ユニタリ、微分不可能、非局所的、CPT非対称、非相対論的、くそったれな非因果的、超光速、くそったれな非形式的『収縮』を特権化する者はいない。絶対に見間違えようのない証拠を見るまでは。そして信じてほしい、ヒューヴ、これを見間違えないためには、とてつもない量の証拠が必要になる。異常なデコヒーレンス時間を見つけたとしても――見つからないと思うが――説明として君の『収縮』を強制はしない」
「何ですって?」とヒューヴは言う。「なぜです?」
「特殊相対論を破るよりもっともらしい説明が、十億はあるに違いないからだ」とノールは言う。「もしこれが本当に起きたなら、光子の偏光を測定したとき、結果が一つしかないことに気づいているか? 量子もつれ対の一方の光子を測定すれば、一光年先のもう一方へ影響する。アインシュタインは心臓発作を起こすだろう」
「本当には特殊相対論を破りません」とヒューヴは言う。「収縮は、超光速の影響を実際に検出することが決してないよう、ちょうど正しい仕方で起きます」
「それは君の理論に有利な点ではない」とノールは言う。「それに、アインシュタインはやはり心臓発作を起こすだろう」
「ああ」とヒューヴは言う。「それなら、収縮が起きるまで、粒子の関連する側面は存在しないことにしましょう。何かが存在しないなら、それに影響しても特殊相対論を破りません――」
「墓穴を深くしているだけだ。いいか、ヒューヴ。一般原則として、実際に正しい理論は、この水準の混乱を生まない。しかし何より、証拠が一つもない。収縮が起きると知る論理的な方法はなく、それを信じる理由もない。君は間違えた。ただ『しまった』と言って、自分の人生を先へ進めなさい」
「しかし、いつか証拠を見つけるかもしれません」とヒューヴは言う。
「この特定の単一世界仮説を説明として決定する証拠は思いつかないが、いずれにせよ今、そのような証拠は見つかっていない」とノールは言う。「それをほんのわずかでも示唆するものさえ見つかっていない! いつの日か理論上届くかもしれないが、まだ届いていない証拠で更新することはできない! 今、今日、同じくらい魔法的なほかの十億個の理論ではなく、これについて貴重な時間を費やして考える理由はない。『収縮理論』を信じることを、いつか空飛ぶスパゲッティ・モンスターに祈る非因果的効果を利用し、超光速メッセージを送れるようになると信じるより少しでも正当化するものは、断じて何もない!」
ヒューヴは傷ついた威厳を見せて背筋を伸ばす。「いいですか、もし私の理論が間違っているなら――間違っているかもしれないとは認めます――」
「もし?」とノールは言う。「かもしれない?」
「もし、いいですか、私の理論が間違っているなら」とヒューヴは続ける。「どこか別の世界では、私が有名な物理学者で、あなたが孤独な追放者です!」
ノールは両手に頭を埋める。「ああ、またそれか。『自分の世界で生きよ』という言葉を聞いたことがないのか? しかも、よりによって君が――」
「どこかには、物理学者の圧倒的多数が収縮理論を信じ、この三十年間、巨視的デコヒーレンスを提案さえした者がいない世界があります!」
ノールは顔を上げ、笑い始める。
「何がおかしいのです?」とヒューヴは疑わしそうに言う。
ノールはさらに激しく笑うだけである。「これは、これは! ヒューヴ、本当にそんな世界があると思うのか? 量子物理学を三十年も知っていながら、世界が複数あるかもしれないと考えた者さえ一人もいない世界が?」
「はい」とヒューヴは言う。「まさにそう思います」
「これは驚いた! つまりヒューヴ、物理学者は微視的系で重ね合わせを検出し、検証できるあらゆる事例で重ね合わせを支配する定量的な方程式を解明する。それなのに三十年間、一人も『ねえ、この法則はたまたま普遍的なのでは?』と言わないのか」
「なぜ言うべきなのです?」とヒューヴは言う。「物理モデルは、新しい領域を調べると間違っていると判明することがあります」
「しかし、考えさえしないのか?」とノールは信じられない様子で言う。「リンゴが落ちるのを見て、木星を除く太陽系の全惑星について重力法則を解明する。それなのに木星は大きすぎるからといって、それを木星に適用しようと思いつきさえしない? それは、男が箱を開けるとばね仕掛けのパイが入っていて、次の箱を開けてもまたばね仕掛けのパイが入っているのに、次の箱にもパイが入っている可能性を考えさえせず、ただ何度も同じことを続けるコントのようなものだ。人類史上最高のgを持つ人間だったかもしれないジョン・フォン・ノイマンが、思いつかなかったと?」
「そのとおりです」とヒューヴは言う。「彼は思いつきません。よく考えてください」
「これは、私のよき友人アーネストがシュレーディンガーの猫という思考実験を定式化する世界だ。その世界では思考実験がこう進む。『放射性粒子が、崩壊する状態としない状態の重ね合わせに入るとしよう。次に粒子がセンサーと相互作用し、センサーは作動する状態としない状態の重ね合わせに入る。センサーは爆発物と相互作用し、爆発物は爆発する状態としない状態の重ね合わせに入る。それが猫と相互作用し、猫は生きている状態と死んでいる状態の重ね合わせに入る。そして人間が猫を見る』。この時点でシュレーディンガーは止まり、『うーん、次に何が起こりうるか、どうしても想像できない』と言う。そこでシュレーディンガーはこれをほかの全員に見せ、その人たちも『うわあ、この時点で何が起こるかまるでわからない。なんという驚異的な逆説だ』と言う。最後に君が聞きつけ、『ねえ、その時点で重ね合わせの半分が、超光速で無作為に消えるのかもしれない』と言い、ほかの皆が『うわあ、なんというすばらしい考えだ!』と言うのか」
「そのとおりです」とヒューヴは再び言う。「どこかで起きているに違いありません」
「ヒューヴ、それは物理学者の一人ひとりが、おそらく忌々しい人類全体が、冷凍保存に申し込むことさえできないほど愚かな世界だ! ジョージ・W・ブッシュが大統領をしている地球の話だぞ」