量子理論を越えて考えようとする新たな試み
量子力学は今なお科学の中でも最も成功した理論の一つだが、物理学者たちは長らく、それが不完全であることを知っている。極小スケールの世界を驚くほど高い精度で記述できる一方で、重力や宇宙最大規模の構造に直面すると問題が生じる。この緊張関係こそが、いわゆるポスト量子理論に関する新しい研究を注目に値するものにしている。
New Scientist によると、デジタル科学技術研究国立研究所の James Hefford と、パリ・サクレー大学の Matt Wilson は、あり得るポスト量子世界の数学的スケッチを作成した。QBox 理論と呼ばれる彼らの枠組みは、量子力学の完成版の代替ではなく、より深い現実の層がどのようなものかを考えるためのモデルとして提示されている。
このアイデアが野心的なのは、物理学の中でも最も難しい概念問題の一つに取り組んでいるからだ。もし量子理論が最終層ではないなら、より基礎的な理論はどのようにして量子理論を生み出すのか。
古典物理学との類推
研究者たちは、古典世界と量子世界の関係から着想を得た。日常生活では、身近な物体で重ね合わせのような露骨な量子的奇妙さを目にすることは通常ない。その理由はデコヒーレンス、つまり環境との相互作用によって観測可能な量子的挙動が抑えられ、古典世界が現れる過程にある。
Hefford と Wilson はこの論理をもう一段深い層に拡張する。彼らは、ハイパーデコヒーレンスと呼ばれる類似の過程によって、通常の量子理論がさらに基礎的なポスト量子理論から現れうると提案している。要するに、古典物理学が量子的挙動の大規模でデコヒーレンスした極限だとみなせるように、量子力学そのものも、より深い基盤の上に現れる限定的な表面にすぎないかもしれない。
これは、物理学者がすでに認識しているパターンを保つ、魅力的な概念的転換だ。ある層で見える法則は、その下にあるより奇妙な法則から生じうる。
立ちはだかっていた定理
問題は、この考え方が大きな数学的障害に突き当たっていたことだ。New Scientist は、2018 年のある定理が、量子理論を正しく再現するような、まともで内部的に一貫したハイパーデコヒーレンス過程を構築することは不可能であるように見えたと指摘している。
この以前の結果は重要だった。なぜなら、ポスト量子のアイデア全体の一群に制約をかけたからだ。古典的な創発との類推は、実際には一段下では機能しないかもしれないことを示唆していた。もしそうなら、理論家はより深い理論へ至るまったく異なる道筋を必要とする。
QBox が注目されるのは、その障壁があるにもかかわらず、Hefford と Wilson が問題への新しい入り口を見つけたとされている点だ。提供された本文は技術的な仕組みの詳細までは示していないが、多くの研究者が形式化に苦労してきた空間を再び開いたことは明らかだ。
