時間創発の物理学：不可逆的情報インプリンティングが時空構造を再定義

現代物理学の根幹に関わる理論的進展として、時間の本質が根本的に問い直されています。長年にわたり、一般相対性理論と量子力学の統合、すなわち量子重力理論の構築が主要な課題でしたが、この新たなパラダイムは、時間そのものが基本的な構成要素ではなく、宇宙における不可逆的な情報インプリンティングのプロセスから創発するという見解を提示しています。

この理論的枠組みでは、時空は単なる背景ではなく、情報を蓄積する媒体として機能し、その幾何学は量子もつれと累積的な相互作用に深く結びついているとされます。この情報に基づく時間の概念は、1940年代にクロード・シャノンによって確立された情報理論の原理を基盤としています。研究者たちは、ブラックホールの情報パラドックスのような既存の物理学的矛盾を解決する糸口として、この情報物理学的なアプローチを採用しています。特に、ライデン大学のフロリアン・ノイカート氏が提唱する量子メモリマトリックス（QMM）の枠組みは、重力を含む自然界の四つの基本的な力すべてに影響を及ぼす可能性が主張されています。

従来の物理学では、一般相対性理論が時間を空間と織り込まれた弾性的なものとして扱い、量子力学が時間を外部パラメータとして扱うという時間に対する見解の不一致が統一理論の障害となっていました。エントロピーは時間の非対称性、すなわち「時間の矢」を説明しますが、時間の存在そのものを説明するには至りませんでした。しかし、新しい理論では、時間の順序は、情報が物理的であり、その記録が消去不可能であるという事実から生じると結論付けられています。この不可逆的な情報記録こそが、我々が経験する時間的順序の根源であるとされています。

この情報創発的な時間の見方は、宇宙の根源的な謎にも新たな光を当てます。宇宙がなぜ低エントロピー状態で始まったのか、あるいは暗黒物質が単なる見えない質量ではなく、累積された情報の重みとして解釈できるのか、といった長年の問いに対する説明を提供し得ます。ノイカート氏の主張によれば、「時空に織り込まれた情報の重み」が暗黒物質の解明に繋がる可能性があります。この残留情報の刷り込みが、銀河スケールでは追加の重力成分のように振る舞い、観測される銀河の回転速度を説明する一因となる可能性が示唆されています。

この理論的転換は、情報を抽象的な概念から、時空構造を支える物理的な実体へと格上げします。あらゆる相互作用が宇宙に情報を不可逆的に書き込み、その蓄積が時間の流れを定義するという考え方は、強力な説明機構を提供します。この研究には、オックスフォード大学のナタリア・アレス氏やウィーン工科大学のマルクス・フーバー氏、イタリア国立研究評議会（CNR）のパオラ・ヴェルッキ氏らも関与しています。このアプローチは、量子重力理論が直面する「時間の問題」を情報論的な観点から解決し、物理学の基礎を再構築する試みとして、学術界で注目を集めています。この新しい枠組みは、時間と空間の起源に関する理解を深める上で、重要な一歩となるでしょう。