ボルツマン脳仮説の分析、時間と熱力学第二法則の依存性を解明

米国と欧州の物理学者らが、現代科学における難解な思考実験の一つであるボルツマン脳（BB）仮説について詳細な分析を実施した。この研究は、個人の記憶や知覚が宇宙の真の過去を反映しているのではなく、エントロピーのランダムな量子ゆらぎの結果として生じる可能性を検証するものである。本分析は、2025年後半から2026年初頭にかけて学術誌『Entropy』に掲載され、熱力学第二法則および時間の本質との関連性を明確化することを目的としている。

本研究には、サンタフェ研究所のデイヴィッド・ウォルパート教授、理論物理学者カルロ・ロヴェッリ氏、および学生のジョーダン・シャルンホルスト氏が関与している。彼らの分析は、時間の矢を記述する統計力学の基礎である、ルートヴィッヒ・ボルツマンが定式化したH定理に焦点を当てた。ボルツマンは1896年に、宇宙が熱平衡状態に達した後も、より秩序だった状態へ自発的にゆらぐ可能性を提唱した。研究者たちは、ボルツマン脳に関する結論、時間の方向性、そして記憶の信頼性が、物理法則だけでなく、解析の出発点として研究者が選択する時間点にも依存することを実証した。

この研究は、エントロピー増大を考察する際の、宇宙の初期状態を定義する標準的なアプローチに疑問を投げかけている。著者らは、時間対称的に見なされるH定理が、マルコフ過程の下で、その過程を条件付けるべき単一の時点に関して恣意的な結論を導くことを示唆していると結論付けた。この分析はパラドックスに対する最終的な解決策を提供するものではないが、その構造に明確性をもたらし、物理法則と解釈を分離することに成功した。著者らは、この分離が2026年における時間とエントロピーの性質に関する今後の議論にとって極めて重要であると指摘している。

この研究は、記憶と現実に関する根本的な問いに取り組んでおり、時宜を得たものである。この論文は2025年12月または2026年1月に発表されたとされ、2026年1月22日時点での最新の議論となっている。共同研究者の一人であるカルロ・ロヴェッリ氏は、2026年3月に新著『On the Equality of All Things（万物の平等について）』を出版予定であり、同氏はサンタフェ研究所のフラクタル・ファカルティ・メンバーでもある。

本分析は、ボルツマン脳の問題の焦点を宇宙論から物理モデル化の方法論そのものへと移行させている。研究者たちは、結論が選択された時間基準点に依存することを強調することで、初期条件に関する問いの定式化に対するメタレベルの批判を導入した。このアプローチは、記憶のような時間非対称的な概念を、本質的に時間対称的な物理的枠組みに適用する際の固有の曖昧さを浮き彫りにする。この構造の明確化は、物理学的手法そのものへの洞察を提供し、今後の理論構築において、初期条件の選択に対するより厳密なアプローチを促すものと期待される。