もし時間が宇宙の基本的な特徴ではなく、量子系間の関係から生じるものだとしたらどうだろうか？バーミンガム大学の物理学教授ジョヴァンニ・バロンティーニは、まさにそれを示唆する実験装置を構築した。
約24,000個のルビジウム87原子を絶対零度の数十億分の1度まで冷却し、バロンティーニはボース＝アインシュタイン凝縮（BEC）を生成。それを薄いレーザー光のシートで二つに分割した。二つの半分（観測される「明るいセクター」と、意図的に観測されない「暗いセクター」）は、外部時計なしで周囲から完全に隔離されていた。これは実質的に、量子重力理論家を悩ませるウィーラー＝ドウィット方程式のミニチュア版であり、組み込みの時間パラメータを持たなかった。
「時間は、システムの状態に応じて速くなったり遅くなったり、あるいは完全に止まったりしていた」とバロンティーニはLive Scienceに語った。
エントロピック時間
重要な洞察は、時間を外部時計からではなく、システムの二つの半分の間のエントロピー交換から定義することだった。原子がセクター間のレーザー障壁を越えるにつれて、エントロピーは明るいセクターから暗いセクターへ、またはその逆に流れた。バロンティーニはこの流れを2ミリ秒ごとに120ミリ秒間測定し、それを用いて「エントロピック時間」（τ, タウ）と呼ぶものを構築した。
エントロピーが二つの半分の間で活発に流れているとき、エントロピック時間は速く進んだ。交換が遅くなると時計も遅くなった。二つの半分が平衡に達し、それ以上交換できるエントロピーがなくなると、内部時計は完全に停止した。
低い障壁高さの条件下では、明るいセクターは膨張と崩壊を繰り返し、交互に起こるビッグバンとビッグクランチを経験する宇宙を模倣した。重要なことに、エントロピック時間はクランチとそれに続くバンの間には経過しなかった：その無遷移期間中はエントロピーが交換されなかったからである。
「時間と時間の矢：おそらくそれらは無知から生まれるだけなのです」とバロンティーニは述べた。「時間を持ち、観察するためには、いくつかの自由度を諦めなければなりません。」
アナログから理論へ
Physical Review Research（第8巻、L022047、2026年6月）にレターとして掲載されたこの実験は、明示的にアナログ・ウィーラー＝ドウィット・ミニ宇宙として記述されている。正準量子重力の中心となるウィーラー＝ドウィット方程式は、最も基本的なレベルでは宇宙の波動関数が時間の中で進化しない：時間そのものが存在しない：ことを示唆している。バロンティーニのシステムは、量子重力を直接探査できなくとも、このアイデアの物理的テストベッドを提供する。
エントロピック時間変数を用いて、バロンティーニは時間依存シュレーディンガー方程式（iℏ ∂_τ ψ = …）を導出し、それが実験観測を正確に再現することを示した。「すべてがとてもきれいにまとまったのはかなり驚きでした。実験ではそういうことはあまり起こらないものです」と彼は述べた。
論文はいくつかの重要な注意点を挙げている。ハミルトニアンは構造的にミニスーパースペースモデルと類似しているが、これは冷原子シミュレーションであり、実際の量子重力実験ではない。ポテンシャル障壁の中心が明るいセクターが真のビッグバンやビッグクランチの無限密度を経験するのを防ぐため、システムは特異点を回避する。エントロピック時間データのいくつかの「ゆらぎ」は、クロックフィールドの粗いサンプリングによって引き起こされた：つまり、順序がすべての点で完全に単調ではないということである。
時間の本質にとっての意味
バロンティーニの実験は概念実証であり：制御された量子システムが時間に関する根本的な疑問のテストベッドとして機能できることを示す最初の実証である。時間が基本的な背景パラメータとして存在するのではなく、量子相関から生じるという考えは、数十年にわたって理論的に探求されてきた。しかし、これはその原理の初めての直接的な実験的検証である。
深い謎はこれである：量子力学の基本方程式は時間をパラメータとして扱うが、一般相対性理論の基本方程式（ウィーラー＝ドウィット定式化）は時間がまったく存在しないことを示唆している。何かがこのギャップを埋めなければならない。結合された量子系間の情報損失によって定義されるバロンティーニのエントロピック時間は、具体的で検証可能な候補を提供する。
「これは通常、テスト不可能だと考えられるようなことです」とバロンティーニは述べた。「これらは、私たちが既に持っているシステムを設計するツールを使って、非常に簡単に行えることなのです。」
雅子 訳
Sources
1. Live Science, “Time was speeding up, slowing down, or even stopping 、 physicist demonstrates a key theory of time by building a mini-universe in his lab” (7 July 2026). https://www.livescience.com/physics-mathematics/time-was-speeding-up-slowing-down-or-even-stopping-physicist-demonstrates-a-key-theory-of-time-by-building-a-mini-universe-in-his-lab
2. Barontini, G., “Testing the problem of time with cold atoms”, Physical Review Research 8, L022047 (2026). DOI: 10.1103/1h9j-df4k
3. arXiv preprint: arXiv:2509.07745 (v3, 11 June 2026)