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宇宙は考えることができるのだろうか？私は自身の2冊目の著書でこのことについて1章を書き、なぜそれが可能だと信じているのかを説明した。驚くほど多くの人々が私をからかっていると思ったが、そうではない。
宇宙が考えることができない理由として一般的に挙げられる議論は次のようなものだ。私たちは知性や意識が何を意味するのか本当のところはわかっていないが、知られている例から判断すると、それには情報の伝達、それも大量の情報の伝達が必要とされる。
情報という言葉が気に入らないなら、少なくとも思考にはある場所から別の場所への何かの伝達が必要だということには同意できるだろう。そして、これこそが、まともな物理学者なら誰でも宇宙は考えることができないと言う理由を理解するのに必要な全てなのだ。それは、アインシュタインの時空理論が、光速より速く進むことができるものは何もないと教えているからだ。
これは、部品間で大量の情報を素早く伝達することに長けたシステムを望むなら、それは小さなものでなければならないということを意味する。宇宙は約100億光年の広がりを持つので、片側から反対側へ一つの信号を送るだけでも少なくとも100億年かかることになる。天の川銀河を見ても、still約10万光年の話だ。
銀河が情報処理に十分な構造を持っているかどうかは非常に疑わしいが、そこまで複雑にする必要はない。信号の速度だけを考えても、銀河は考えるには大きすぎる。一端から他端へ送れる信号の数は、人間の脳が約1日で処理する量が限度で、そのようなシステムがどのように進化して知的になったのかという問題は置いておくとしても、だ。
そのため、考えるものは大きすぎてはいけない。小さすぎてもいけない。システムが小さければ小さいほど、その内部の構造は少なくなり、情報を保存するのが難しくなるからだ。私たちが知っている情報を保存できる最小の構造は原子で、例えばスピン状態などがそうだ。
私たちがまだ知らない方法で原子核に情報を保存する方法があるかもしれないが、最終的には素粒子のスケールに達し、それらには少なくとも私たちの知る限り、下部構造は存在しない。これが、一言で言えば、私たちがこの中間的な範囲で複雑なシステムを見つける理由だ。私たちの周りにあるもの。惑星や人間などがそうだ。考えることができるシステムのサイズは、究極的には自然の定数によって決定される。
そして時空の構造によって。これが、私がこれは良い議論ではないと考える理由だ。私が時空の構造というのは局所性のことで、つまり、ある場所にあるものは隣接するものにしか影響を与えることができないということだ。影響は一箇所から別の箇所へ、その間の経路に沿わずに飛び移ることはできない。それは非局所的になってしまう。
なぜそうなのかはわからないが、私たちの経験から世界は局所的であることを知っている。洗濯機の永遠の謎は置いておくとして、物は単に消えてなくなったりはしない。宇宙には、アインシュタインが言ったように、三次元の空間と一次元の時間という素晴らしい秩序がある。
しかし、私たちはまた、アインシュタインの一般相対性理論が不完全であることも知っている。なぜなら、それは量子物理学と互換性がないからだ。何らかの方法で、この2つは適合しなければならない。そして量子物理学は、悪名高いことに、局所的ではない。
2つの場所に同時に存在する粒子の重ね合わせに対して測定を行うと、その一方の場所からの影響が非局所的に他方へ飛び移るように見える。はい、私自身がこれは数学の誤った解釈だと言ってきたが、それでもなお、局所性について私たちがまだ完全には理解していない何かがあることを示している。
アインシュタイン自身の理論においても、局所性は物事が隣り合っているかいないかという単純な格子の秩序よりもはるかに複雑だ。これは空間と時間が曲がることができるため、2つの場所の間に異なる長さの複数の異なる接続が存在する可能性があるからだ。そう、私はワームホールについて話している。
ワームホールはしばしば長いトンネルのように描かれるが、それは全く違う。ワームホールには長さがない、それこそがポイントなのだ。それは本当にポータルで、一方の端に入り、ポータルを通らなければ非常に遠くにある場所で出てくる。そして、ワームホールはアインシュタインの理論と互換性がある。
私たちはそれを作る方法を知らないし、たとえ知っていても、それを開いたままにする方法がわからないだろう。しかし、数学的には可能だ。そして量子物理学では、可能なことは何でも起こり得るし、実際に起こる。
これが意味するのは、時空の量子的な記述が必要だということを考慮すると、それは必然的に私たちの整然とした局所性の概念を台無しにするということだ。それには多くの極小のワームホールがあり、それらは局所性の概念を尊重しないだろう。
あなたの目の前にアンドロメダ銀河につながる極小のワームホールがあるかもしれない。あなたはそれを通り抜けるには大きすぎるので、決して知ることはないだろう。それらは素粒子が通り抜けるにも小さすぎるので、私たちは気づかなかっただろう。しかし、それらは宇宙を自身と結びつけているはずだ。
私はこれがそうだと言っているわけではない。私が言っているのは、短い距離スケールでの宇宙の自己接続性の問題は、私たちが理論もデータも持っていない領域に入るということだ。それを排除する方法はない。
信号は光速より速く進めないという議論も深刻な欠陥がある。これについては以前のエピソードで詳しく説明したが、長い話を短くすると、アインシュタインの理論は光速より速い運動を排除していない。単に光速以下の速度から光速以上への移行ができないと言っているだけだ。そのため、光速より速い信号は十分存在し得る。実際、物理学者はそれらを運ぶ粒子に名前を付けており、タキオンと呼ばれている。
物理学者たちが、これは因果関係のパラドックスを引き起こすと主張するのを聞くことがあるだろうが、これは正しくない。これらのパラドックスは、エントロピーの増加が時間の一方向を前方として決定するため、起こり得ない。光速より速く進むことはできるが、エントロピーが減少するように見える時間を逆行することはできない。
宇宙がこれらの自己接続を全て持つことができるなら、または光速より速い粒子が存在するなら、情報は何十億年もの間、銀河団の間を飛び回ることができただろう。宇宙は自然に、私たちよりもかなり知的な部分システムを進化させることができただろう。それらは特定の場所に局在化されているわけではなく、それぞれが宇宙全体に広がっているようなシステムだ。
今頃には、なぜ人々がサビーネは真面目に言っているはずがないと言うのかわかると思う。しかし、私は真面目だ。私は自分が年を取っていることをよく自覚している。そして、科学者が年を取るにつれて何が起こるのかを見てきた。彼らはしばしば – いつもではないが、しばしば – 正しいと信じる特定の世界モデルに落ち着く。それは通常、彼らが育ってきた時代に取り組んできたモデルだ。
物理学の基礎においては、このモデルは局所性と因果関係が全ての基礎にあり、光速より速い移動は不可能で、時空は滑らかで秩序ある背景だとしている。私は年を取るのを防ぐことはできない。しかし、オープンマインドであり続けるよう意識的に努力することはできる。
そのため、私たちが実際にテストしてきた距離より短い距離では空間が局所性を尊重するということを本当は知らないということを、自分自身に思い出させようとしている。そしてそれは実際、宇宙が考えることができるということを意味するかもしれない。
誤解しないでほしい。私は宇宙が考えているとは言っていない。私はまだそれほど狂ってはいない。私は単に、宇宙が考えていないということを私たちは知らないと言っているだけだ。
そして時々、私は思う。もし宇宙が考えているとしたら、何を考えているのだろう？宇宙は私たちのことを知っているのだろうか？祈りに応えているのだろうか？ダークエネルギーは単に宇宙が私たちをからかっている方法なのだろうか？もし宇宙が考えることができるなら、原子核も考えることができるのだろうか？これについてもっと聞きたい場合は教えてください。
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