2022年、ノーベル物理学賞は、宇宙の仕組みに関する我々の根本的な直観のいくつかを量子世界が打ち破ることを示した実験的研究に対して授与された。
多くの人々はこれらの実験を見て、「局所性（locality）」——遠く離れた物体が相互作用するには物理的な媒介者が必要であるという直観——への挑戦であると結論づける。実際、遠く離れた粒子間の不思議なつながりは、これらの実験結果を説明する一つの方法となりうる。
一方で実験は、我々の経験の背後に客観的な状態が存在するという直観、すなわち「実在論（realism）」への挑戦であると考える人々もいる。そもそも、測定が何か実在するものに対応していると考えるからこそ、実験の説明が難しくなるのだ。いずれにせよ、多くの物理学者が局所的実在論の「実験による死」と呼ばれる事態について見解を一にしている。
しかし、もしこれら二つの直観をともに救うために、第三の直観を捨てるとしたらどうだろうか。現在の行為が過去の出来事に影響を与えることはできないという仮定を代わりに棄却すべきだと考える専門家が増えつつある。「逆因果律（retrocausality）」と呼ばれるこの選択肢は、局所性と実在論の双方を救い出すと主張する。
因果性とは何か
そもそも因果性とは何であろうか。まず誰もが知っているこの言葉から始めよう。「相関関係は因果関係ではない」。相関関係の中には因果関係であるものもあるが、すべてがそうではない。では、その違いは何か。
二つの例を考えてみよう。（1）気圧計の針と天気の間には相関関係がある——だから我々は気圧計を見て天気を知ることができる。しかし、気圧計の針が天気を引き起こしているとは誰も思わない。（2）強いコーヒーを飲むことと心拍数の上昇には相関関係がある。この場合、前者が後者を引き起こしていると考えるのが妥当である。
この違いは、気圧計の針を「動かして」も天気は変わらない、という点にある。天気と気圧計の針はともに大気圧という第三の要因によって制御されている——だからこそ相関が生じる。針を自分で操作すると、大気圧へのつながりが断ち切られ、相関は消える。
しかし、誰かのコーヒー摂取量を変えるよう介入すれば、たいていその人の心拍数も変化する。因果的相関とは、一方の変数を動かしたときにも保たれる相関のことである。
近年、このような堅固な相関を探す科学は「因果探索（causal discovery）」と呼ばれている。これは単純なアイデアに対する大げさな名前に過ぎない——つまり、周囲のものを動かしたときに他に何が変わるかを見つけ出すことである。
日常生活において、我々は通常、「動かし」の効果はその動かし自体よりも後に現れると当然のように思っている。これはあまりにも自然な前提であるため、そうした前提を立てていること自体に気づかない。
しかし、科学的方法にはそのような要件はなく、ファンタジー小説では容易に放棄される。同様に一部の宗教においても、たとえば昨日の難破事故から愛する者が生還したかどうかを祈ることがある。現在の自分の行為が過去の出来事に影響を与えられると想像しているわけだ。これが遡及因果性である。
量子遡及因果性
John Bell. wikipedia/cern, CC BY-SA
局所性（遠く離れた物体が相互作用するには物理的な媒介者が必要であるという考え）への量子論的脅威は、1960年代における北アイルランドの物理学者John Bellによる議論に端を発する。Bellは、AliceとBobという二人の仮想的な物理学者がそれぞれ共通の源から粒子を受け取る実験を考察した。それぞれが複数の測定設定の中から一つを選び、測定結果を記録する。この実験を繰り返すことで、結果のリストが生成される。
Bellは、量子力学がこのデータに奇妙な相関（現在では確認済み）をもたらすと予測することに気づいた。それはまるで、AliceとBobが光年単位で離れていても、Aliceの設定の選択がBobの結果に微妙な「非局所的」影響を与え、またその逆も然りであるかのように見える。Bellの議論は、現代物理学の根幹をなすAlbert Einsteinの特殊相対性理論に対する脅威を突きつけるものだと言われている。
しかし、それはBellが「量子粒子は将来どのような測定に遭遇するかを知らない」と仮定したことに起因する。遡及因果モデルは、AliceとBobの測定の選択が源にある粒子に遡及的に影響を与えると提唱する。これにより、特殊相対性理論を破ることなく、奇妙な相関を説明できるのだ。
最近の研究において、我々はこの奇妙な相関の単純なメカニズムを提唱した——それはBerksonのバイアスと呼ばれる馴染み深い統計的現象を含むものである（一般向けの解説はこちらを参照）。
現在、量子遡及因果性を研究する活発な研究者グループが存在する。しかしそれは、より広い分野の一部の専門家には依然として見えていない。また、「超決定論（superdeterminism）」と呼ばれる別の見解と混同されることがある。
超決定論
超決定論は遡及因果性と同様に、測定の選択と粒子の基礎的性質が何らかの形で相関しているという見方をとる。
しかし超決定論は、それを天気と気圧計の針の相関と同様に扱う。つまり、大気圧が天気と気圧計の双方を制御するように、我々の選択と粒子の双方を制御・相関させる神秘的な第三の要因、すなわち「超決定者（superdeterminer）」が存在すると仮定するのだ。
したがって超決定論は、測定の選択が我々が自由に動かせるものであることを否定する。それらは予め決定されているのだ。気圧計の場合と同様に、自由に動かすことで相関は壊れてしまう。批判者たちは、超決定論は科学実験を行うために必要な核心的前提を損なうと異議を唱える。また、測定の選択と粒子の双方を何かが制御していることになるため、自由意志の否定を意味するとも主張する。
これらの異議は遡及因果性には当てはまらない。遡及因果論者たちは、通常の自由な「動かし」の方法で科学的な因果探索を行う。遡及因果性を否定する人々こそが、証拠の導く先を辿ろうとしないのであれば、科学的方法を忘れているのだと我々は言いたい。
証拠
遡及因果性の証拠は何か。批評家は実験的証拠を求めるが、それは簡単な部分だ。関連する実験はノーベル賞を受賞したばかりである。難しいのは、遡及因果性がこれらの結果の最善の説明を与えることを示すことだ。
我々はすでに、Einsteinの特殊相対性理論への脅威を取り除く可能性について述べた。これは我々の見解ではかなり大きな手がかりであり、その探究にこれほど時間がかかったことは意外である。主な原因は超決定論との混同にあると思われる。
さらに、我々や他の研究者は、遡及因果性が粒子のミクロ世界において過去と未来の区別が無意味であるという事実をより合理的に説明できると主張してきた。
もちろん、すべてが順風満帆というわけではない。遡及因果性に関する最大の懸念は、過去に信号を送ることができるという可能性であり、それはタイムトラベルのパラドックスへの扉を開く。しかしパラドックスが生じるためには、過去における効果が測定されなければならない。若い祖母が「お祖父さんと結婚しないように」という我々のアドバイスを読めなければ、我々が存在しないことにはならず、パラドックスは生じない。そして量子の場合、すべてを同時に測定できないことはよく知られている。
それでも、「すべてを同時に測定できない」というこの制約を課す具体的な遡及因果モデルを構築する作業は残っている。そこで、慎重な結論を述べて締めくくりたい。現時点では、遡及因果性が追い風を受けており、最大の目標——局所性と実在論を「実験による死」から救うこと——に向けて着実に前進しつつある。