時間とはいったいなんなのか?──『時間は存在しない』

冬木 糸一2019年09月05日 印刷向け表示
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時間は存在しない
作者:カルロ・ロヴェッリ 翻訳:冨永 星
出版社:NHK出版
発売日:2019-08-29
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時間は存在しない、といきなり言われても、いやそうは言ったって時間は存在しとるやんけ、こうやって呼吸をしている間にもカチッカチッカチッと時計の針は動いているんだから──とつい否定したくなるが、これを言っているのは、一般相対性理論と量子力学を統合する、量子重力理論の専門家である、本職のちゃんとした(念押し)理論物理学者なのである。

名をカルロ・ロヴェッリ。彼が提唱者の一人である「ループ量子重力理論」の解説をした『すごい物理学講義』は日本でも売れているが、本書はそのループ量子重力理論から必然的に導き出せる帰結から、「時間は存在しない」ということをわかりやすく語る、時間についての一冊である。マハーバーラタやブッタ、シェイクスピア、『オイディプス王』など、神話から宗教、古典文学まで幅広いトピックをたとえ話として織り込みながら、時間の──それも我々の直感には大きく反する──物理学的な側面を説明してくれるのだが、これが、とにかくおもしろい!

物理学系のノンフィクションで関係ない文学やらの話を取り混ぜられると、「はよ本題にはいりーや」とか「たとえ話でごまかすなや」と若干イラついてしまうこともあるのだが著者の場合それがあまりに巧妙なので、気にならないどころか、時に表現それ自体に感嘆してしまうことさえあった。「とはいえ、そんな専門家の人が書いた本なら難しいんでしょ?」と思うかもしれないが、本書には数式は一箇所しか出てこないので、どうぞ気軽に読み始めて欲しい。

ざっと紹介する。

というわけで、その中身を紹介してみよう。本書は三部構成になっていて、第一部では現代物理学が時間についてどのような見解を持っているのか、といったおさらいを。第二部ではその前提をふまえ、量子重力理論はどのような世界像を作り上げるのか。第三部では、なぜこの世界には時間は存在しないのに、我々は時間を感じのか? を仮説も交えながら大胆に描き出していく。この第三部は、著者が『第三部はもっとも難しく、それでいていちばん生き生きとしており、わたしたち自身と深く関わっている』と自画自賛するように、刺激的で興奮させるものだ。

なぜ我々は過去と未来を区別できるのか?

とはいえそもそも「時間は存在しない」ってどういうことなの? と疑問に思うが、これを説明する前に「過去と未来は区別できない」という前提となる話をしなければならない。

だが、実はこれは単純な話で、基本的な物理法則は、過去と未来を区別しないからだ。ハイゼンベルクやシュレディンガー、ディラックが導いた方程式の中は、同じ出来事をどちらにでも進めることができる。「原因」と「結果」を、我々は一方通行のものだと捉えるが、物理法則はそう捉えない。過去と未来がないのなら、我々がその2つを区別できないはずで、それが存在するように見えるのは、基本的な物理法則の中でも、熱力学については時間が関連してくるからだ。

有名な熱力学の第二法則、熱は高温から低温に移動し、その逆は起こらないという法則によって、世界は一つの方向へと向かって流れ、その逆は起こらない。月にクレーターが残るように「過去の痕跡」がある一方で、「未来の痕跡」が存在しないのはエントロピー増大が不可逆だからである。なるほどねと、納得しかけるが、すぐに「なんで昔はエントロピーが低い状態だったの?」と次の疑問が沸いてくる。これについては、エントロピーについての研究で知られる物理学者ボルツマンの業績から導き出される、著者の見解が刺激的だ。かれは、我々が世界を曖昧な形で記述するからこそかつてはエントロピーが低い状態で存在していたのだ、という。

トランプ52枚が、前半分と後ろ半分で赤と黒で分かれていたならば、我々はそこに秩序を見出し、「エントロピーが低い」と感じる。そして、それをシャッフルしたら秩序が失われ、「エントロピーが増大した」と感じる。これは、色に注目した場合だ。スペードであったり、ハートであったりが連続していても、我々はそこに秩序を見出す。だが、それが「特別だ」と感じるのは特定のカードの性質に特別に注目し、我々がそのような統計的な認識を行うからだ。

世界をよりミクロな目でみると、「特別」という概念も統計的な粗雑さも消える。だから、エントロピーは我々が世界を曖昧な形で記述するからこそ生まれると、そう言っているのである。かつてを「エントロピーが低い状態だった」と感じるのは、我々が物理系として相互作用してきた変数の部分集合に関してのみの話なのではないか、と著者は語るのである。『過去と未来が違うのは、ひとえにこの世界を見ているわたしたち自身の視界が曖昧だからである。』

そうやって事物のミクロな状況を観察するとやっぱり過去と未来の違いは消えてしまうから、時間が過去から未来へ向かって流れているように見えるのは、人間がそれを生み出しているからだ、といえる。とまあ、そんなところが第一部までの話である。第二部からは、「時間がない世界」をどう記述するのか? に分け入っていき、著者の主要な研究テーマであるループ量子重力理論がもたらす結論の、「世界は空間量子によって形作られている」ことを説明してみせる。

時間は存在しないって?

で、ここで本題が浮かび上がってくる。簡単に説明すると、ニュートンやアインシュタインはそれぞれの方法で時間と空間が入り交じる「時空」を想定したが、量子論を取り入れたループ量子重力理論では、分割不可能な最小単位である「空間量子」が連続することで、まるで時間や空間といった一つなぎのものが存在するかのように「見えるだけ」としているのである。

空間量子が空間を埋め尽くしているのではなく、空間量子それ自体が空間を生み出しているのである。それらは時間の中に存在するのではなく、絶えず相互作用しあっていて、それこそがこの世界のあらゆる出来事を発生させている。『時間は、元来方向があるわけではなく一直線でもなく、さらにいえばアインシュタインが研究したなめらかで曲がった幾何学のなかで生じるわけでもない。量子は相互作用という振る舞いを通じて、その相互作用においてのみ、さらいんは相互作用の相手との関係に限って、姿を表す。』

『すごい物理学講義』ではその専門的な内容の解説が行われているが、本書ではそれが極限まで噛み砕かれているので、読めば概要をしっかり掴むことができるだろう

おわりに

 わたしたちは物語なのだ。両目の後ろにある直径二〇センチメートルの入り組んだ部分に収められた物語であり、この世界の事物の混じり合い(と再度の混じり合い)によって残された痕跡が描いた線。エントロピーが増大する方向である未来に向けて出来事を予測するよう方向づけられた、この膨大で混沌とした宇宙のなかの少しばかり特殊な片隅に存在する線なのだ。

我々はなぜこのような世界をみているのかを最先端物理学と詩情のあわせ技で語る第三部は、この引用部おにょうに凄まじくテンションが上っていくので、ぜひ読んで確かめていただきたい。

すごい物理学講義
作者:カルロ ロヴェッリ 翻訳:竹内 薫
出版社:河出書房新社
発売日:2017-05-22
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