量子力学のボーム解釈と隠れた変数理論：決定論の可能性は自由意志をどう変えるか？
はじめに：決定論と不確定性の間で揺れる自由意志論
自由意志の存在を巡る議論は、哲学の最も古くからある問いの一つです。特に、私たちが住む宇宙が因果的に決定されているのか、それとも本質的な非決定性が存在するのかという物理学的な世界観は、自由意志の可能性に深く関わってきました。伝統的な決定論的世界観のもとでは、未来は過去の状態によって一意に決定されており、人間を含むあらゆる出来事は避けられない結果であると考えられます。このような決定論は、「別の行動を選択できた」という自由意志の直感と矛盾するように見えます。
20世紀初頭に登場した量子力学は、この決定論的な物理学像に大きな転換をもたらしました。量子レベルの現象が持つ不確定性や確率的な性質は、宇宙には決定されていない側面があることを示唆し、一部の論者にとっては自由意志の余地を開く可能性が示されました。しかし、量子力学の非決定性は、真に自由な行為というよりも、単なるランダム性ではないかという批判も存在します。
本記事では、量子力学の標準的な解釈とは異なる立場を取り、決定論的な物理像の可能性を追求した「隠れた変数理論」、特にその代表例である「ボーム解釈（ド・ブロイ＝ボーム理論）」に焦点を当てます。この理論が提示する物理的世界観が、私たちの自由意志に関する議論にどのような示唆を与えるのかを考察します。
伝統的な決定論と自由意志の対立
物理的決定論は、ある瞬間の宇宙の全ての状態（全粒子の位置と運動量など）が与えられれば、物理法則に従って未来の全ての状態が一意に定まるという考え方です。ニュートン力学に基づく古典物理学は、決定論的な世界観を強く支持するものでした。もし宇宙がこのような決定論的な法則に従うならば、私たちの思考や行動を含む全ての出来事は、宇宙の初期状態から物理法則によって予め定められていたことになります。
このような決定論的な世界観は、自由意志、すなわち「私たちが複数の可能な選択肢の中から、自身の意志に基づいてどれかを選び取る能力」の存在とどのように両立するのでしょうか。この問いに対する答えは、大きく分けて「非両立可能性（Incompatibilism）」と「両立可能性（Compatibilism）」の二つの立場に分かれます。
非両立可能性論者は、決定論と自由意志は両立しないと考えます。もし決定論が真であれば、私たちの行動は過去の出来事や物理法則によって決定されており、私たちは文字通り「別の行動を選択できた」わけではない、と主張します。これは、自由意志が存在するためには、少なくともある種の非決定性が必要であるという考え方です。
一方、両立可能性論者は、決定論と自由意志は両立すると考えます。彼らは自由意志を、物理的な原因の連鎖が存在することを否定するものではなく、「自身の欲求や信念に基づいて行動する能力」といった異なる形で定義し直すことで、決定論下でも自由意志は存在しうると主張します。例えば、外部からの強制ではなく、内的な動機に基づく行為は、たとえその動機が過去の原因によって決定されていたとしても、自由な行為とみなされうる、と考えるのです。
量子力学標準解釈の非決定論がもたらした希望と課題
20世紀初頭に登場した量子力学の標準的な解釈（しばしばコペンハーゲン解釈として知られる）は、決定論に対する深刻な疑問を投げかけました。量子状態は、複数の可能な状態が重ね合わさった「重ね合わせ」の状態として記述され、観測を行うまでどの状態になるかは確定しません。観測によって量子状態は一つの特定の状態に収縮すると考えられていますが、その収縮先の状態は確率的にしか予測できません。例えば、放射性原子がいつ崩壊するかは、確率的にしか分からないのです。また、ハイゼンベルクの不確定性原理は、粒子の位置と運動量を同時に正確に知ることはできないことを示しており、古典物理学のような精密な初期状態の決定とその後の軌道の予測は原理的に不可能であるとされます。
このような量子力学の記述は、宇宙には予測不能な、あるいは本質的に確率的な出来事が存在することを示唆しています。この非決定性は、特に非両立可能性論者にとって、自由意志のための物理的な基盤を提供する可能性として歓迎されました。「私たちの脳内のニューロンの活動や、意思決定に関わる量子過程に内在する非決定性が、私たちの選択に真の自由をもたらすのではないか」という希望です。
しかし、この量子的な非決定性がそのまま自由意志に結びつくかには、大きな哲学的な課題があります。量子的な出来事のランダム性は、私たちの意志や理性に基づいた選択とは異質のものであるように思われるためです。単にランダムに選択が行われることが、自由な選択と言えるのか、という問題が残ります。自由意志は、決定論だけでなく、単なる偶然やランダム性からも区別される必要があると考えられます。
隠れた変数理論：決定論への回帰を目指して
量子力学の確率的な記述や、観測による収縮といった概念は、アインシュタインをはじめとする一部の物理学者にとって受け入れがたいものでした。彼らは「神はサイコロを振らない」という信念のもと、量子力学の確率的な記述は、私たちの知識が不完全であることに起因するものであり、実際にはより基本的な、まだ知られていない「隠れた変数」によって系の状態が決定されているのではないかと考えました。これが「隠れた変数理論」のアイデアです。
初期の隠れた変数理論の試み、特に局所的な隠れた変数理論は、ジョン・スチュワート・ベルによるベルの不等式の定式化とその後の実験的検証によって、量子力学の予測と矛盾することが示され、否定されました。ベルの不等式は、局所性（遠く離れた場所の出来事は瞬時には影響し合わないという原則）と実在性（観測とは独立して物理的な性質が存在するという原則）を仮定すると導かれる関係式であり、量子力学のエンタングルメント（量子もつれ）現象がベルの不等式を破ることが実験的に確認されたのです。これは、量子的な相関が局所的な隠れた変数では説明できない、非局所的な性質を持つことを示唆しました。
ボーム解釈：非局所性を許容する決定論的な解釈
ベルの不等式が否定したのは「局所的な」隠れた変数理論でした。一方、デヴィッド・ボームが提唱した「ボーム解釈（ド・ブロイ＝ボーム理論）」は、非局所性を許容する隠れた変数理論の一種です。
ボーム解釈では、量子系は「波動関数」と、常に確定した位置を持つ「粒子」の両方によって記述されます。波動関数はシュレーディンガー方程式に従って決定論的に時間発展し、この波動関数が「導関数（ガイド波）」として粒子の運動を決定論的に導く、と考えます。つまり、粒子は常に特定の軌道を描いて運動しており、その軌道は宇宙全体の波動関数（導関数）によって完全に決定されるのです。ボーム解釈において、量子力学の確率的な側面は、私たちの粒子や波動関数の初期状態に関する知識が不完全であることに起因する見かけ上のものと解釈されます。
ボーム解釈の大きな特徴は、その「非局所性」です。遠く離れた場所にエンタングルした粒子がある場合、一方の粒子の状態が他方の粒子の状態に瞬時に影響を与える、と考えられます。この非局所性は、ベルの不等式が要求する量子力学の性質を説明するために必要であり、ボーム解釈の決定論的な性質と両立しています。
ボーム解釈が自由意志論に与える示唆
ボーム解釈は、物理学における決定論的な世界観を復活させる可能性を示唆しています。もし宇宙がボーム解釈のような決定論的な物理法則に従うならば、私たちの思考や行動を含む全ての出来事は、宇宙の初期状態と普遍的な波動関数によって決定されていることになります。
この決定論的な物理像は、自由意志論にいくつかの重要な示唆を与えます。
- 非両立可能性論者にとっての課題: ボーム解釈が真であるならば、量子力学のレベルにおいても本質的な非決定性は存在しないことになります。これは、自由意志が存在するためには非決定性が必要であると考える非両立可能性論者にとっては、古典決定論と同様に困難な状況を突きつけます。彼らは、自由意志の存在を否定するか、あるいは物理法則とは異なる何らかの形で自由意志が成立すると考える必要が出てきます。
- 事実上の予測不可能性と自由意志: ボーム解釈は決定論的ですが、その波動関数は宇宙全体の情報を必要とするため、人間のような有限な存在が未来を正確に予測することは事実上不可能です。私たちの脳内の量子過程がボーム的な決定論に従うとしても、その複雑さは途方もなく大きく、私たちの行動を予測することは原理的に不可能に近くなります。両立可能性論者の中には、このような事実上の予測不可能性や、高次のレベルでの創発的な性質を自由意志と結びつけて考える議論も存在します。ボーム解釈の決定論は、古典決定論と同様に、このような両立可能性論の枠組みで議論される可能性があります。
- 因果性の再考: ボーム解釈の非局所性は、古典物理学的な局所的な因果関係の理解を根本的に問い直します。私たちの行動が、遠く離れた宇宙の端にある出来事と非局所的に結びついている可能性があるという示唆は、因果性と自由意志の関係性を考察する上で新たな複雑さを加えます。古典的な因果チェーンに基づいた決定論の議論が、非局所的な相互作用を含む物理法則のもとでどのように修正されるべきかという問題が生じます。
議論の現状と哲学的な展望
ボーム解釈は量子力学の一貫した解釈を提供しますが、その非局所性が相対性理論と直感的に整合しないこと、特定の初期条件に関する困難さ、あるいは標準解釈ほど実験的予測の算出が容易でない場合があることなどから、現在の物理学コミュニティにおいて標準的な解釈として広く受け入れられているわけではありません。しかし、一部の研究者によって活発な研究が続けられています。
自由意志の議論においては、ボーム解釈のような決定論的な量子力学の可能性は、物理学的な基盤がまだ確定していないことを改めて示しています。もし将来的にボーム解釈あるいは別の決定論的な量子力学の解釈が物理学の主流となった場合、自由意志に関する議論の様相は再び変化するかもしれません。
現時点では、自由意志に関する哲学的な問いに対する最終的な答えは出ていません。物理学の知見は、私たちが宇宙をどのように理解するかに影響を与え、自由意志が成立しうる物理的な条件についての重要な示唆を提供しますが、自由意志がどのような性質を持つか、そしてそれが物理的な記述の中でどのように位置づけられるべきかという問題は、依然として哲学的な考察を深める必要があります。神経科学における意思決定プロセスの研究（例：リベット実験とその解釈）や、意識に関する哲学的な探求も、この複雑な問題に多角的な光を当てています。
まとめ
量子力学の隠れた変数理論、特にボーム解釈は、宇宙が決定論的である可能性を量子レベルで再び提示する重要な試みです。この理論が示唆する決定論的な物理像は、自由意志の存在可能性を巡る哲学的な議論、特に非両立可能性論者にとっては、古典的な決定論と同様の課題を突きつけます。しかし、ボーム解釈の持つ事実上の予測不可能性や非局所性といった特徴は、因果性や自由意志の概念をより深く、より複雑に理解するための新たな視点を提供します。
自由意志の問題は、単一の科学分野や哲学的なアプローチだけで解決できるものではありません。物理学、哲学、神経科学といった様々な分野からの知見を統合し、それぞれの限界と可能性を理解しながら、粘り強く探求を続けることが求められます。ボーム解釈のような代替的な物理学の解釈は、この探求において、私たちの物理的な世界観の可能性の幅を示し、自由意志の議論をさらに豊かに深化させる役割を果たしていると言えるでしょう。