タイムトラベルは可能なのか?宇宙物理学者がSFの裏に隠された科学を解説

The Conversation
投稿日
2023年11月14日 11:44
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SF映画の登場人物のように、タイムトラベルを夢見たことはあるだろうか。何世紀もの間、タイムトラベルの概念は人々の想像力を魅了してきた。タイムトラベルとは、異なる場所間を移動するように、異なる時点間を移動するという概念である。映画では、登場人物が特殊な機械や魔法の装置を使ったり、未来的な車に乗り込んだりして、時間をさかのぼったり進んだりするのを見たことがあるかもしれない。

しかし、これは映画だけの楽しいアイデアなのか、それとも本当に実現するのだろうか?

時間が可逆的かどうかという疑問は、科学における最大の未解決問題のひとつである。宇宙が熱力学の法則に従うなら、それは不可能かもしれない。熱力学の第二法則は、宇宙の物事は時間の経過とともに変わらないか、より無秩序になるかのどちらかであると述べている。

一度調理された卵を解きほぐすことはできない、というようなものだ。この法則によれば、宇宙は決して以前の状態に正確に戻ることはできない。時間は一方通行のように進むしかないのだ。

時間は相対的なもの

しかし、物理学者Albert Einsteinの特殊相対性理論によれば、時間の経過速度は人によって異なる。時速6億7,100万マイルという光速に近いスピードで移動する宇宙船に乗っている人は、地球にいる人よりも時間を遅く感じるだろう!- 時速6億7,100万マイル!)光速に近いスピードで移動する宇宙船に乗っている人は、地球にいる人よりも時間を遅く感じるだろう。

光速に近い速度で移動できる宇宙船はまだ作られていないが、国際宇宙ステーションを訪れる宇宙飛行士は、時速17,500マイル近い速度で地球を周回している。Scott Kelly宇宙飛行士は国際宇宙ステーションで520日間を過ごし、その結果、双子の兄弟であり同じ宇宙飛行士であるMark Kelly宇宙飛行士よりも少し老けた。Scottは以前、双子の弟より6分若かった。現在、スコットはマークよりはるかに速く、多くの日数を旅していたため、6分5ミリ秒若い。

一部の科学者は、理論的にタイムトラベルを可能にする他のアイデアを模索している。そのひとつが、ワームホール、つまり宇宙を横断するための近道を作ることができる宇宙空間の仮想トンネルである。もし誰かがワームホールを作り、一方の端を光速に近い速度で移動させる方法を考え出したとしたら(前述の仮想宇宙船のように)、移動する端は静止している端よりもゆっくりと歳をとることになる。動いている端からワームホールに入り、止まっている端からワームホールを出た人は、過去に戻ることになる。

しかし、ワームホールは理論上のものであり、科学者たちはまだ発見していない。科学者たちはまだワームホールを発見していない。また、人間をワームホールの宇宙トンネルに送り込むのは、非常に困難なことのようだ。

パラドックスとディナーパーティーの失敗

タイムトラベルにもパラドックスがある。有名な “祖父のパラドックス”は、もし誰かが過去にタイムスリップし、祖父母の出会いを誤って妨げてしまった場合に起こりうる仮定の問題である。この場合、あなたは生まれていなかったというパラドックスが生じ、疑問が生じる:そもそも、どうやってタイムトラベルしたのか?タイムトラベルの謎をさらに深める、気の遠くなるようなパズルだ。

有名な話だが、物理学者のStephen Hawking博士が、日時と座標を記した招待状をパーティーが開催されるまで送らないというディナーパーティーを開き、タイムトラベルの可能性を検証した。Hawking博士が期待したのは、タイムトラベルが可能な未来に住む人が招待状を読むことだった。しかし、誰も現れなかった。

彼が指摘したように「タイムトラベルが不可能であり、今後も不可能であることの何よりの証拠は、未来からの観光客の大群に侵略されていないこと」である。

望遠鏡はタイムマシン

興味深いことに、強力な望遠鏡を手にした天体物理学者は、ユニークなタイムトラベルの方法を持っている。彼らは広大な宇宙を覗きながら、過去の宇宙を見つめているのだ。すべての銀河や恒星からの光は移動するのに時間がかかり、これらの光線は遠い過去からの情報を運んでくる。天体物理学者が望遠鏡で星や銀河を観察するとき、彼らは現在の星や銀河を見ているのではなく、数百万年から数十億年前に光が地球への旅を始めたときに存在していた星や銀河を見ているのだ。

NASAの最新宇宙望遠鏡であるジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、ビッグバンのごく初期、約137億年前に形成された銀河を覗いている。

映画に出てくるようなタイムマシンがすぐにできるわけではないが、科学者たちは新しいアイデアを積極的に研究・探求している。しかし今のところは、お気に入りの本や映画、夢の中でタイムトラベルのアイデアを楽しむしかないだろう。


本記事は、Adi Foord氏によって執筆され、The Conversationに掲載された記事「Is time travel even possible? An astrophysicist explains the science behind the science fiction」について、Creative Commonsのライセンスおよび執筆者の翻訳許諾の下、翻訳・転載しています。



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