「原因と結果がぼんやり重なる世界」が量子力学の奥にあるかもしれない──より深い現実とは？ (4/4)

この記事の「QBox/ハイパーデコヒーレンス」を時間の矢の説明として読むなら、まず既存理論の射程を整理すべきです。羽田野直道『量子力学における「時間の矢」』（日本物理学会誌72(6), 2017）は、微視的方程式は時間反転対称でも、無限自由度の外界を持つ開放量子系では「崩壊状態」と「成長状態」がペアで現れると述べ、さらに「初期条件問題」では崩壊状態が、「終末条件問題」では成長解が自動的に選ばれると説明します。ここで扱うのは、励起原子が光子を放出して基底状態へ落ちるような、量子崩壊の力学的時間の矢です。重要なのは、崩壊方向を新法則として仮定するのではなく、問いの立て方がどちらの解を選ぶかを問題にする点です。一方、Evans, Cohen & Morriss, PRL 71, 2401 (1993) は、第2法則に反するように見える有限時間のせん断応力反転の確率比を与え、Crooks, PRE 60, 2721 (1999) はゆらぎ定理を「entropy production probability distribution」に条件を課す関係として、微視的可逆な確率力学から導きます。これは熱浴・多数自由度・経路確率に関する熱力学的時間の矢であり、羽田野の対象とは重なりません。両者は競合せず階層が違う。まず羽田野の視点で「未来を見る初期値問題」という問い方が崩壊側を選ぶことを認め、その上でゆらぎ定理により、正のエントロピー生成経路が逆経路より指数的に優勢になることを読むべきです。つまり、微視的量子力学の段階では崩壊極の選択が、統計力学の段階では経路確率比が、同じ時間反転対称性の下で別々の非対称性を作る。両者を統合すれば、時間の矢は一つの謎ではなく、階層ごとの選択規則の束として見える。いわば「なぜ片向きか」ではなく「どの設定が片向きを選んだか」を問うべきです。ナゾロジー記事は「ハイパーデコヒーレンス」を、ポスト量子理論から量子力学への「はぎ取り」と説明しますが、時間の矢の理解には、その上位物語は不要です。問題は、基礎法則が片向きなのではなく、境界条件・観測条件・アンサンブル設定がどの階層でどの非対称性を選ぶかです。QBoxはその選択構造を新理論風に語り直しているだけに見えます。

前回述べたQBox批判は、ゆらぎ定理（FT）まで含めるとさらに明確になります。時間の矢は「逆向きが禁じられる」という話ではありません。羽田野直道は、開放量子系では「崩壊状態」と「成長状態」が時間反転の対として現れ、初期条件問題では崩壊側が、終末条件問題では成長側が選ばれると説明します。つまり逆向きの解は存在しないのではなく、問いの設定で見え方が偏るのです。FTも同じ発想を統計力学の階層で定量化します。Crooksは、FTを“entropy production probability distribution”への制約として示し、しかも“microscopically reversible dynamics”から導いています。彼の式では、正向き過程のエントロピー生成分布と、時間反転過程の分布の比が指数因子で重みづけられるだけです。式の左辺に逆過程の確率が残っている時点で、逆経路は理論の外へ追放されていません。第二法則は微視的な通行止めではなく、巨視的極限での圧倒的な確率優位として読むべきです。したがって統合すべき理解は、量子崩壊では羽田野の崩壊極選択、熱統計ではFTの経路確率比、という階層的説明です。どちらも、基礎法則に片向きの新原理を足すのではなく、境界条件・アンサンブル・観測問題がどの向きを優勢に見せるかを述べています。この視点から見ると、ハイパーデコヒーレンスという概念は根本的に取り違えています。QBox論文のhypdecは、下側を“completely depolarising”、上側を“identity”にする操作であり、さらに観測者に“future-evolving half”だけを許すと説明される。これは通常のデコヒーレンスのような物理的散逸ではなく、過去側を消して未来側を残す選択規則にすぎません。著者自身もそれを“too trivial and too far”と留保しています。つまりQBoxは、羽田野とFTが既に明らかにしている「片向きに見える条件」を、深い実在からのはぎ取りとして言い換えただけです。逆方向は禁じられていない。だから必要なのはハイパーデコヒーレンスではなく、時間反転対称な理論の中で何がどちらを選ぶのかを、階層ごとに正しく読むことです。