私達が次元と時間を移動できるチャンスがあります

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みんなの好きな科学の質問です：タイムトラベルは本当に可能でしょうか

これを探求した映画やテレビシリーズは数百件あり、一部のものは他のものよりも知的で、ワームホール(wormholes)や高次元(higher dimensions)、特異点(singularities)、並行現実(parallel realities)など、科学にふさわしい専門用語が常にたくさんあります。

けれども、問題について、適切な物理学は何を言わなければならないでしょうか。

これは私が過去30年以上研究してきたことです。私の物理学研究所の講義に基づいた、ブラックホール(Black Holes)、ワームホール、タイムマシン(Time Machine)の私の最初の本は、ちょうど20年前に出版されました。

簡単な最初の質問があります：物理学の法則は、タイムトラベル(time travel)の可能性を許していますか。

私達は、タイムトラベルが可能なことだけでなく、小さい規模ではありますが、実験によって日常的に実証されていることも知っています。

しかし、時間の移動は、私達が未来に行きたいのか過去に行きたいのかにより異なります。何故ならば、一方が他方よりも簡単だからです。

アイザック・ニュートン(Isaac Newton)は、時間は私達がコントロールできないものだと考えていました。それは一定の速度で進み、宇宙のどこでも、同じ割合で秒、分、時間、年を容赦なく刻みます。

その後、1905年に、アインシュタイン(Einstein)は相対性理論を発表し、そして科学革命をもたらしました。

彼は次のことを示しました。時間は、絶対的でなく私達からも独立していませんが、しかし、私達の移動速度に依存して伸ばすことも縮めることもできます。

実際に、光の速度に近い速度で移動することにより、あなたは時間を遅くすることができます。そのため、あなたが停止すると、外の世界より、あなたのための時間が]短くなります。そして、あなたは将来、文字通り、自分自身を見つけるでしょう。

未来に到達する別の方法は、アインシュタインの重力理論(Einstein’s theory of gravity)によって予測されています(私達、物理学者は、それを一般相対性理論と呼んでいます)。これを、彼は1915年に完成しました。これは、重力もまた時間の経過を遅くすることを示しました。

それで、海面では、山頂よりも時間が遅くなります。山頂は宇宙よりも遅くなります－基本的には重力の引力が強いところです (この場合、地球の中心に近いほど、より遅く時計が時を刻みます)。

時間についてのアインシュタインの重力の効果は、とても小さく、それほど面白くはありません。

しかし、もしあなたが自分でブラックホールを見つけ、その周りを(吸い込まれないように中止ながら)数回周回できるのならば、その凄まじく強い重力場は、あなたの時間を劇的に遅くします。

あなたが地球に戻ったとき、あなたが居なかった多くの地球年を考慮して、あなたがどれだけ若く見えるかについて誰もがコメントするでしょう。

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(Fig.1 時間のファブリック(fabric)は、重力の影響を受けますクレジットNASA)

過去への時間旅行は、一方で、遥かにトリッキー(trickier)なことが判明しました。しかし、一般相対性理論－今でも時間の性質での私達の最高の理論です－は、完全にそれを排除していません。それは、いわゆる閉じた時間のような曲線を創るために、時空は曲げられると述べています。これはジェットコースター(rollercoaster)の「ループ・ザ・ループ(loop-the-loop)」に少し似ており、それは空間と時間の両方を通り、開始した時点まであなたを連れて行きますが、けれども出発する前に戻ります。

それで、もしも未来へのタイムトラベルが可能で、過去へのタイムトラベルは難しいが、まだ除外されていないのならば、私達は何を待っているのでしょうか。何故、私達はタイムマシンを未だ建造していないのでしょうか。私達が、時間の性質について理解していないことはありますか。

まあ、おそらく。

1つの問題は有名で、次の理由を尋ねたスティーブン・ホーキング(Stephen Hawking)氏により強調されました。もしも過去へのタイムトラベルが可能ならば、私達は未来からのタイムトラベラーに未だ訪問されていません。

結局のところ、私達の時間は、彼らにとって過去です。

もしも、将来の世代がタイムマシンの構築に成功したのならば、きっと21世紀初頭を訪れたいと思う一部の方がいるでしょう。もちろん、未来からのタイムトラベラーが、確かに私達の中にいるのかもしれませんが、ただし単純な選択として、目立たぬようにしているだけとか、単純に2019年のパッケージツアーを空想しないでください。

この問題は簡単に解決できることが判明しました。

もしも私達がタイムマシンの建造に成功したのならば、それは私達をスイッチを入れた瞬間までだけさかのぼれることが判明しました。それで、私達が未来のタイムトラベラーを見ない理由は、タイムマシンが未だ発明されていないからです。

平行次元

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(Fig.2 ブラックホールは、平行次元への入り口(gateway)でしょうかクレジットNASA/JPL-Caltech)

しかしながら、タイムトラベルが投げつける、他の多くの本当に驚くべきパラドックスがあります。

最も有名なものは映画「バック・トゥ・ザ・フューチャー(Back to the Future)」で探索されました。もしあなたが時間を遡ったらどうなるでしょうか、両親が会うのを妨げますか。

あなたは突然存在しなくなりますか、何故ならば、あなたは決して生まれなかったからです。そして、あなたが決して生まれていないのならば、あなたは干渉をするタイムトラベラーになるまで成長しなかったでしょう。だから、あなたの両親は結局会うでしょう、そうしてあなたは生まれました。その場合、あなたは時間を遡ってあなたが生まれるのを妨げます... などなど。

このパラドックスを解決する唯一の確実な方法は、平行宇宙(parallel universes)が存在する場合です。

これは、聞こえよりもそんなにクレイジーではないかもしれない考えで、物理学者は現在この考えを研究しています。もしも、そんな平行次元(parallel dimensions)が現実なのならば、タイムトラベルは不可避的にトラベラーを平行世界(parallel world)に滑り込ませます。平行世界の中では、彼または彼女は、それが彼らに影響を与えることなく過去に干渉することができます。

ですから、両親が平行宇宙で出会うのを止めることは、あなたはその宇宙で決して生まれることが無いことだけを意味します。

もしも私が賭け人だったら、私は次のように言うでしょう。過去へのタイムトラベルは、理論上でさえ、いつの日か不可能だと示されます。

一方で、未来に到達するためには、最も近いブラックホールに到達するために、十分に速い宇宙船を建造する要求があるだけです。

次のことにも注意してください。あなたが未来に到達した場合、もしもあなたがそこが好きでないとしても、戻ってこれられないかもしれません。

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