お知らせ: 本記事はAIによる翻訳です。誤りがある可能性があります。原文(英語)が正式な版です:A Different Perspective on Nature and Physics of Time
時間はおそらく、私たちの日常の現実の中で最も手の届かない側面です。理由は単純です。私たちが共有する現実のほとんどの明白な側面と違い、これは、見えているのに気づかれないところに隠れています。伝統的な見方はこうです。ある物体が何かに対して動いたり、位置を変えたりするには、二つのものが必要です。空間と時間です。どちらかがなければ、運動は不可能です。しかし前述のとおり、空間は当たり前のものとして扱われており、ここでは「時空(spacetime)」を同一のものとして論じません。それは誤解を招くからです。
質量と時間の遅れ
ある物体が時間の遅れを持ち、空間の中に存在し続けるには、それは質量を必要とし、しかも大量の質量を必要とします。物理学にはT = 0と呼ばれる概念と、Tmaxと呼ばれる別の概念があります。しかし、よく見ると、それらは実際には同じものなのです。物理学の捉え方との重要な違いはこうです。質量を持つ物体は、自分自身の時間の遅れを携えています――それは物体に内在するものであり、時空が押し付けるものではありません。宇宙は単にベースラインを提供するだけであり、干渉しません。時間の遅れ自体が、質量に基づく差分になります。
思考実験として、天の川銀河の外に出て、空っぽの空間の一画を見つけましょう――真の真空ではなく、ただの空間の一画です。ここでは、T = 0がベースラインになります。物理学は、ここでTmaxになると仮定します。それは、すべてが加速されるだろうという、おしゃれな言い方です。では思考実験を続けましょう。木星のような浮遊惑星が、この空っぽの空間の一画に入ってくるとしましょう。T = 0は、川を拒まない海のようなものです。やってくるその浮遊惑星は、それ自身の質量と時間の遅れの効果を携えています。この空間の一画は、その浮遊惑星を、いかなる抵抗もなく通過させるでしょう。さて、その浮遊惑星が去ったので、ここにエンドウ豆を置きましょう。ご存知のように、小さなエンドウ豆には、それほど質量がありません。この空間では、そのエントロピー率だけが極限まで跳ね上がり、エンドウ豆は崩壊して、空間はT = 0のベースラインへ戻るでしょう。
恒星と時間の遅れ
恒星が持つ質量が大きいほど、時間の遅れは大きくなります。ここでは、物体の質量が大きいほど、時間がわずかに遅くなることを意味します。私たちの太陽のような恒星はG型主系列星と呼ばれ、活動期は最大100億年続くことがあります。1 この段階の後、残った白色矮星は、はるかに長く存続するでしょう。別の恒星を見てみましょう。オリオン座のベテルギウスは、太陽よりはるかに大きく、太陽の約15–20倍の質量を持ちます。2 ベテルギウスのような恒星の活動期は、およそ800万から1000万年以上続くことができ、これは太陽自身よりも短いものです。しかしその第二段階は、白色矮星であれ中性子星であれ、はるかに長く続き得ます。ですから、仮にベテルギウスの近くに仮説上の居住可能な惑星があるとすれば、そこで記録される時間は、地球よりもほんの少しばかり遅くなるでしょう。
より大きな恒星で、3太陽質量を超える恒星質量残骸を残すものは3、ブラックホールになる候補です――しかし私は「ブラックシェル(黒い殻)」という言葉を好みます。つまり、cで引っ張る殻です。なぜならこの殻は、元の恒星やその残骸よりも、はるかに小さいからです。そして、cで引っ張られる重子物質に何が起こるか、知っていますか? それは単に凍結し、完全にエネルギーを奪い取られるまでの間、です。では、ここで経験される時間は? それはT = 0です。なぜなら巨大な重力があるからです――固体は許されません。
ブラックホールのような物体の近くでのゲームのルールは単純です:
より遅く、より遅く、あなたは近づくほど、近づくほど遅くなる
停止、停止、金庫室にぶつかったなら(cで引っ張る殻)
つまり、時間は、すべての到来するもののベースラインとして機能する空間のT = 0と、もう一方の端にも存在するT = 0――そこへの立ち入りは禁じられている――の間の差分になるようです。
時間の経験と時間の遅れ
時間の経験、すなわち時間の経過は、人間や他の美しい動物、昆虫、おそらくは木々のような、有情の存在のためのものです。生き物とその動きは目標指向だからです。だから時間は、恒星や銀河とは異なり、生きるために重要な要素になります――恒星や銀河は、たとえば恒星の段階を見るとき、つかの間しか存在しません。それでも、おそらくそれは宇宙で最も貴重なものです。時間の経験は、地球にいるか、ベテルギウスの近くにいるか、ブラックホールから安全な距離にいるかで、大きく変わることはないでしょう。時間の経験は主観的な経験です。退屈しているときは、時間が遅くなったように感じますが、反対に何かに深く没頭しているときは、とても速くなります。そしてまた、自分がT = 0を経験すると感じる人もいます。それは「フロー(flow)」と呼ばれる心の状態で、時間についての感覚をすべて失うもので、編み物のような深く没頭できる活動の中で起こり得ます。4,5
一方、石、恒星、惑星、小惑星のような無生物は、時間の経験を持ちませんが、確かに時間の遅れはあります。そうした物体にとって、一瞬と永遠は同じものです。なぜなら、時間の経過がないからです。しかし、私たち観測者がそうした物体を見るとき、それらがその構造を維持し、生命の源となる非常に長い期間に、確かに驚嘆することができます。
最後に、光という特異なケースがあります。光子は時間を経験するのでしょうか? あるいは、光子がcで移動していてT = 0なら、それは本当のところ、どうやって移動できるのでしょうか? 物理学にはこれに対する単純明快な答えはありません。私自身の仮定は、光子は空間を移動しないというものです。光子は、光子としてと波としての二つの状態の確率の中に存在する量子粒子であり、波動粒子二重性6とも呼ばれ、これらの状態が空間のボクセルからボクセルへのその量子的位置を決定します。そして私たちの原初の目と知覚は、それを「移動している」と見ますが、実際は移動しているのではなく、+1/−1の励起状態にあるだけかもしれません。それは平行(パラレル)のダンスであり、絶えず変化する量子状態の永遠への、宇宙的なバレエなのです。