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タイムトラベルが実現できたら素晴らしいですよね。誰もがタイムスリップして、ビットコインを買いたいと思うでしょう。残念ながら、物理法則はそれを許してくれません。タイムトラベルはパラドックスを引き起こすようです。マーティが過去に戻って偶然に両親の出会いを妨げてしまったように。もし彼が生まれていなかったら、どうやって過去に戻れたのでしょうか？
でも、私たちがタイムトラベルを理解するのが難しい理由は、車や人間といったマクロなレベルで考えているからかもしれません。量子力学の奇妙な法則に従う個々の粒子のレベルで考えれば、タイムトラベルは理にかなうかもしれません。新しい論文で、ある物理学者は、ワームホールを通じて物体を過去に送ろうとした場合に量子レベルで何が起こるかを検証しました。その結果は興味深くもあり、そうでもありません。
映画産業はタイムトラベルを3つの方法で扱っています。1つ目は、一時的な変更を許可しますが、最終的には実際に来た未来になるように全てが機能しなければなりません。「バック・トゥ・ザ・フューチャー」がそうでした。
2つ目は、過去に戻ると似ているけれど少し異なる歴史を持つ並行宇宙に入ってしまうというものです。例えば映画「バタフライ・エフェクト」でこれが起こります。3つ目は、「タイム・トラベラーズ・ワイフ」のように、最初から一貫性のある物語を維持するというものです。
このように機能するなら、過去に戻る唯一の方法は、すでにそこに行ったことがある場合だけです。私たちが時間を理解するのが難しい理由は、時間には方向性があるという日常的な経験からきています。グラスは割れますが、割れたものが元に戻ることはありません。雨は降りますが、上がることはありません。人は年をとりますが、若返ることはありません。物理学者はこれを時間の矢と呼び、それは棺桶に向かって指を向けています。
しかし、時間の矢は基本的なレベルでは存在しません。個々の粒子を見ると、時間の前進と後退を区別することができません。時間の矢は通常、多くの粒子のレベルでのみ現れる現象であるエントロピーの増加に起因します。
新しい論文で、著者は多くの量子粒子の集合を使用し、時間ループを持つ時空でそのエントロピーに何が起こるかを計算しました。私たちの宇宙ではこのような時間ループを見たことがありません。しかし、例えばワームホールを使えば、数学的には可能です。
論文の計算結果はSFの解決策の3番目のオプションです。過去に戻れるのは、すでにそこに行ったことがある場合だけです。ただし、過去に戻る間に若返らなければならないという twist があります。この図を見ればわかります。
赤い曲線をシステムの秩序の尺度、つまりエントロピーの逆数として考えてください。上にあれば、秩序が大きくエントロピーは小さいです。あなたのシステムを生地の材料だと想像してください。卵、バター、砂糖を混ぜ合わせます。そうすると、秩序は減少しエントロピーは増加します。混ぜ続けると、通常はエントロピーはそのままです。
しかし、生地が時間ループに従うと、エントロピーは逆転します。減少するのです。これは生地が自然に混ざっていない状態に戻ることを意味します。ここで「でもこれは数学的に可能な唯一の解決策だから、何を学べるの？」と言えるかもしれません。そうですね、この問題には解決策があることがわかります。少なくとも数学的には可能だということを学びます。
でもこれは何を意味するのでしょうか？本当に生地が混ざっていない状態に戻るのを見ることができるのでしょうか？答えは「いいえ」だと思います。私の例の生地は時間の矢を示しており、時間の矢は私たちの記憶と一致しています。これは、そのような時間ループの中で過去に戻る経験をすることはないということを意味します。代わりに、未来に向かう2つの異なる方法を生み出すのです。
そのため、この発見は量子レベルでタイムトラベルが機能しないことを示していると思います。しかし、これはタイムトラベルにとっては悪いニュースですが、光速よりも速い移動にとっては良いニュースです。多くの物理学者は、光速よりも速く移動することで時間旅行も可能になると考えています。
これは、アインシュタインの理論の奇妙な帰結によるものです。ある観測者にとって光速よりも速く進む宇宙船が、別の観測者にとっては時間を遡っているように見えるのです。そして時間旅行が矛盾を引き起こすため、光速よりも速い移動も不可能だと考えています。以前のエピソードで説明したように、この議論は間違っています。なぜなら、良くも悪くも私たちの宇宙には時間の矢があるからです。
どんなに速く移動しても、その時間の矢に逆らって過去に戻ることはできません。したがって、光速よりも速い移動から矛盾は生じないのです。そして新しい発見がこれを支持しています。
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