シュレーディンガーの猫を「時空のゆらぎ」で解く――時空を量子化しない理論の挑戦

水と油の二大理論

現代の物理学は、2つの大きな柱に支えられています。

1つは目に見えないほど小さな粒子を説明する量子力学です。

もう1つは時空の歪みが重力になるとするアインシュタインの作った一般相対性理論です。

この2つの理論はどちらも、それぞれの担当範囲では驚くほど正確に自然を説明し、実用化が進んでいます。

問題は、この2つが「水と油」のように混ざらないことです。

量子力学が最もうまく機能するのは、時空を固定された背景として扱える場合です。

劇場の床が動かないからこそ、小さな粒子の動きを正確に計算できるのです。

ところが重力を量子化して考えると、量子の性質を獲得した重力は「複数の値を同時にとる」という不確かな存在になってしまいます。

また重力の本質が「時空の歪み」ということは、重力の量子化に連動して時空の量子化も起こり得ます。

時空がゆらぎ、重ね合わさり、はっきりと決まらなくなる——そういう世界を受け入れる、という意味になります。

しかしこれが思いのほか困難でした。

この難所を超えるため、物理学は有力なアプローチに分かれました。

それが、昔から有名なひも理論と近年になって注目されているループ量子重力理論の2つです。

ひも理論は、物質も時空も、すべては目に見えないほど小さな「弦」の振動から生まれると考えます。

ループ量子重力理論は、なめらかに見える時空を、細かく編まれたループで作られた網の目と考える。

両者の隔たりは大きいですが、重力理論のほうを量子力学に合わせて書き換える「量子化」を行うという点は同じです。

そしてこれらは小さな世界（量子）と大きな世界（空間の歪み：重力）を統一する候補として、現在でも盛んに研究が行われています。

ただ両者には共通の弱点もありました。

理論が予測する現象が、現在の技術ではとても観測の手の届かないエネルギースケール（プランク長レベル）で起こるため、実験で確かめるのが極めて難しいのです。

そこで、UCLのオッペンハイム教授は切り口を変えました。

「みんな時空を書き換えて量子に寄せようとしている。でも逆に、量子論のほうを書き換えて時空に寄せたらどうだろう？」と。

このアプローチでは、重力は量子化しません。

代わりに、量子力学の側を修正して、時空と量子がケンカせずに共存できるようにするのです。

いわば、弦理論でもループ量子重力でもない「第三の道」と言えます。