Trattoria Il Delfino

「ER=EPR は、宇宙を構成する、もつれたサブシステムの非常に複雑なネットワークが、アインシュタイン-ローゼン橋の非常に複雑な（そして技術的に複雑な）ネットワークでもあることを教えてくれます」と、サスキンドは書いています。"私には、もしER=EPRが本当なら、それは非常に大きな問題であり、量子力学の基礎と解釈に影響を与えるに違いないと、明らかに思えるのです。"

量子物理学を理解する上で、最大の障害となっているのが「エンタングルメント」である。例えば、2つの粒子が共通の発生源から放出されたとき、この現象が起こる。このような粒子のペアを量子的に記述すると、粒子の一方（例えばスピン）を測定したときに、特定の結果（例えば反時計回り）が得られる確率がわかる。しかし、片方の粒子を測定すれば、もう片方の粒子を測定したときにどのような結果が得られるかは、それがどんなに遠くにある場合でも瞬時にわかるのである。アインシュタインは、ある場所での測定が遠くの実験に影響を与えることはあり得ないと主張し、「遠方での不気味な作用」という有名な非難を浴びせた。しかし、実際の多くの実験によって、エンタングルメントがアインシュタインの好みを覆す力があることが確認されている。アインシュタインが主張したように、ある粒子から別の粒子へ瞬時に情報を送ることはできないが、それでも粒子の1つは、もつれたパートナーに何が起こったかを「知っている」ように見えるのである。

通常、物理学者は、2つの粒子間のもつれについて話す。しかし、これは最も単純な例に過ぎない。サスキンドは、量子場（粒子を構成する物質）もまた、もつれ合う可能性があると指摘する。「場の量子論の真空中では、空間の不連続な領域にある量子場がもつれ合うのです」と彼は書いています。これは、真空中に絶えず現れては消える「仮想」粒子が、（奇妙ではあるが）よく知られていることと関係がある。これらの粒子は、文字通りどこからともなく2つ1組で現れ、共通の起源を持つため、確実にもつれ合うのである。仮想粒子はその短い寿命の間に本物の粒子と衝突することがあり、そのとき仮想粒子自身ももつれ合う。

今、誰もが認める最も有能な量子実験者であるアリスとボブが、この本物のもつれた粒子を真空中に集め始めたとしよう。アリスは片方の粒子を、ボブはもう片方の粒子を手に取る。二人は別々に宇宙の彼方へ飛び去り、それぞれの粒子を高密度に砕いてブラックホールとする。これらの粒子は最初からもつれあっているので、アリスとボブは今、2つのもつれあったブラックホールを作った。ER=EPRが正しければ、ワームホールがそれらのブラックホールをつなぐことになる。したがって、もつれはワームホールの幾何学で記述することができるのだ。「これは驚くべき主張であり、そのインパクトはまだ理解されていない」とサスキンドは書いている。

さらに注目すべきは、絡み合った2つの素粒子自体が、ある種の量子ワームホールでつながっている可能性である、と彼は指摘する。ワームホールは、アインシュタインの重力方程式で記述される時空の歪みであるため、これを量子もつれで特定することは、重力と量子力学の間のつながりを築くことになる。

いずれにせよ、これらの進展は、現実を理解する上で「もつれ」の重要性を強調していることは間違いない。特に、ER=EPR は、量子力学をどのように解釈すべきかという論争に光を当てている。標準的な量子力学の常識（コペンハーゲン解釈）では、観測者の役割が強調されている。観測者は、測定を行う際に、複数の量子的可能性を1つの明確な結果に「折り畳み」てしまうのだ。しかし、これに対抗するエヴェレット解釈（「多世界解釈」）では、複数の可能性がすべて発生し、観測者はたまたまそのうちの1つの分岐した連鎖だけを経験することになるという。

エベレット解釈では、可能性の雲（波動関数）が崩壊することはない。相互作用（つまり測定）は、相互作用する実体がもつれ合うことを引き起こすだけである。そして、現実は「もつれ合いの複雑なネットワーク」となる。原理的には、これらの絡み合う事象はすべて逆転させることができるので、実際に崩壊することはない。少なくとも、崩壊が不可逆的であるというのは誤解を招くだろう。しかし、不可逆的な崩壊という標準的な考え方は、実際にはかなりうまく機能している。現実の世界で起こる多くの複雑な相互作用を元に戻すことは、決して実現不可能だからだ。つまり、ER=EPRは、量子の現実に対する2つの見方が "補完的 "であることを示唆している、とサスキンドは言う。

さらにサスキンドは、複数の参加者がいる場合のエンタングルメントの機能を技術的に詳しく調べ、エンタングルメントをワームホールと同等と見なすことの意味について説明している。例えば、ワームホールを使って光よりも速い信号を送ることはできないということは、依然として確かである。例えば、アリスとボブは、互いのブラックホールを結ぶワームホールを通してメッセージを送ることができない。しかし、もし本当に話をしたければ、2人はそれぞれ自分のブラックホールに飛び込み、ワームホールの真ん中で会うことができる。このような会合は、ER=EPRの考えを強く裏付けるものであるが、アリスとボブはこのことについての論文を発表するのが難しいだろう。

一方、ER=EPRをはじめ、時空の幾何学である重力と量子もつれを関連づけた論文は数多く発表されている。最近の論文では、カリフォルニア工科大学の物理学者ChunJun Cao、Sean M. Carroll、Spyridon Michalakisが、真空中の量子もつれの広大なネットワークから時空を「構築」する方法を示そうと試みている。「この論文では、空間そのものの存在と特性を、もつれを用いた本質的な量子的記述から導き出すための一歩を踏み出しました」と、彼らは書いています。彼らは、「量子状態」（現実の純粋な量子的記述）の変化が、時空間の幾何学的変化にどのように関連付けられるかを示している。「この意味で、重力は量子力学から自然な形で生じているように見えます」と彼らは言っています。

Cao、CarrollとMichalakisは、彼らのアプローチが不完全で、後で検証する必要がある仮定を含んでいることを認めています。キャロルは、最近のブログ投稿で、「我々がここで行ったことは、極めて予備的で、推測的なものです」と書いています。"我々は、何も完全な理論を持っていませんし、我々が持っているものでさえ、多くの推測を含み、まだ十分に厳密な計算をしていません。"

それでも、多くの物理学者の間では、量子力学と重力の統一への道が明らかに開かれたことを実感しています。もしそれが正しい道であるならば、量子力学から重力を得ることは全く難しいことではなく、「自動的に」得られることがわかるとキャロルは指摘しています。そして、サスキンドは、ワームホールを通って量子重力に至る道は、2つの理論の統一性が科学者が思っていたよりも深いことを実証していると考えています。ER=EPRの意味するところは、「量子力学と重力は、私たち（あるいは少なくとも私）が想像していたよりもはるかに緊密な関係にある」ということだと、彼は言っています。

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