本動画は、アインシュタインの相対性理論が示す驚くべき帰結、すなわち「未来はすでに存在している」という主張を3段階の論理展開で解説するものである。まず「存在」の定義を光の伝達時間から考察し、次に相対性理論における同時性の相対性を示し、最後にこれらを統合することで「ブロック宇宙」という概念に到達する。この宇宙観では、過去・現在・未来は等しく実在し、4次元時空は常に完全な形で存在し続ける。量子力学の不確定性もこの枠組みと矛盾せず、私たちが感じる「今」という特別な瞬間は、地球が平らだと感じるのと同様に、人間の知覚の錯覚に過ぎないと論じている。
科学が教える現実の姿
科学が私たちに教えてくれたことが一つあるとすれば、それは私たちの現実に対する知覚が極めて誤解を招くものになり得るということです。地球は平らではありません。固体は空間を埋め尽くしているわけではありませんし、誰もInstagramで見せている姿そのままではありません。未来が過去とは何か違うものだという考えも、現実に対応していない人間の知覚の奇妙さの一つなのです。少なくとも、私はそう考えています。そして今日は、なぜそう考えるのかを説明したいと思います。
簡単に言えば、その理由はアインシュタインの一般相対性理論が、未来、現在、過去は実際には同じものだと教えてくれるからです。これらは一つの共通した実体である時空に属しており、それは単純に存在しているのです。生まれることはありません。そこにあり、常にそこにあったし、その全体性において常にそこにあり続けるのです。
アインシュタインの理論では、過去を現在や未来から切り離すことはできません。論理的に不可能なのです。そしてこの理論は実験的に非常によく確認されています。だからこそ、私たちはこの帰結を単純に捨て去ることはできないと思うのです。それは、地球の曲率が見えないからといって地球が平らだと主張するようなもの、個人的な経験と一致しないからといってそれを否定するようなものです。私たちはその意味を理解しようと努めるべきなのです。
存在とは何を意味するのか
これは3段階の推論です。最初の段階は、私たちが何かが存在すると言うとき、何を意味しているのかを自問することです。今この瞬間、あなたの足が存在しているかという問いを考えてみましょう。ええ、存在していますよね、とあなたは言うかもしれません。見ることができます。動かすこともできます。明らかにそこにあります。しかし、理論物理学者は言います、光があなたの足からあなたの目まで移動するのに時間がかかると。
あなたは自分の足を、過去のピコ秒ほど前の状態としてしか見ていないのです。そして神経信号があなたの足から脳に到達するのにほぼ1秒かかります。ですから、あなたの足が今存在しているかどうかを知ることはできないのです。しかし、これは私たちが存在を考える方法ではありません。私たちのほとんどは、自分の足が今存在していると断言することに抵抗がありません。
理論物理学者でさえそうなのです。そしてこれには意味があります。なぜなら、光や神経信号は遅かれ早かれ到着するからです。これらの信号の中で最も速いのは光です。それは可能な限り最速の信号です。ですから、あなたの足から反射された光があなたの目に到達したとき、それらがピコ秒前に存在していたことを遡及的に推論できるのです。
これまでずっとそうだったので、光が到着してあなたの足がその一瞬前にそこにあったことを確認してきました。ですから、あなたの足が今存在していると言うのは理にかなっているのです。この最初の段階の結論は、私たちは他の場所にあるものが今存在していると話すということです。そこからの信号がまだ私たちに届いていなくてもです。なぜなら、それらが後で私たちに到達することを確信しているからです。そうすれば、以前の瞬間を再構築できるのです。
アインシュタインの相対性理論と同時性
第二段階は、アインシュタインの相対性理論を考察することです。アインシュタインの理論、特殊相対性理論と一般相対性理論の両方は、時間を空間に似た次元として定義することに基づいています。もちろん、時間は空間と同じものではありません。それでも違いがあります。特に、私たちは空間内では回転できますが、時間内では回転できません。
アインシュタインの理論のもう一つの重要な性質は、真空中の光速が常に同じだということです。物理学者は、空間と時間で何が起こるかを視覚化するのが好きで、空間の2つの次元を取り除いて、空間の1次元と時間の1次元だけが残るようにします。
そこで、縦軸に時間を、横軸に残った唯一の空間の次元を描きます。これは時空図と呼ばれます。そして、一定の速度で移動する人は誰でも直線を描きます。線の角度が速度を決定します。慣例により、光速を45度の角度に設定します。そして、私たちは光速よりも遅くしか移動できないため、すべての可能な動きは光円錐と呼ばれるこの領域内に収まります。これで私の描画能力はほぼ使い果たされました。
それほど印象的には見えないことは承知していますが、時間を座標に変換することには驚くべき結果があります。それは、2つの出来事が同時に起こるということが何を意味するのかについて、普遍的な概念が存在しないということです。なぜなら、座標は任意に選ばれるものだからです。どれか一つが他よりも優れているということはありません。そしてこれは時間についても当てはまります。
あなたがここに座って、速度ゼロで真上に向かって直線的に移動していて、あなたの左と右に、同じ距離に、懐中電灯が点滅しているとしましょう。もしそれらが同時に点滅するのを見たら、あなたは言うでしょう、「まあ、それらは私から同じ距離にあったから、同時に点滅したに違いない」と。
問題は、あなたに対して移動している観測者は、一方の閃光を他方よりも先に見るということです。ですから、その人にとっては、それらは同時に起こらなかったのです。代わりに、この観測者はこれら3つの出来事が同時に起こったと言うでしょう。
一般相対性理論では、異なる速度で移動する観測者は同時性について異なる概念を持ち、したがって彼らが意味することについても異なる概念を持ちます。何が問題なのかと言うかもしれません。例えば音の信号と同じことではないかと。もしあなたが一方に向かって移動し、他方から離れていけば、一方を先に聞いて、それから他方を聞くでしょう。はい、そうです。しかし音の場合、あなたと音波の間の相対的な動きが変化します。
音は媒質、例えば空気の中を伝わるので、その媒質内で特定の速度を持ちます。媒質に対して移動すれば、音速は変化します。ですから、音の場合、2人の観測者の間には測定可能な違いがあります。一方は空気中を移動し、他方はしません。したがって、空気中を移動していない人が何が同時に起こるかについて正しいと客観的に言うことができます。
しかし、光速は伝わるための媒質を必要とせず、変化しません。すべての観測者にとって同じです。したがって、どの観測者が何が同時に起こるかについて正しく、どの観測者が間違っているかを言う方法はありません。
引き出すことができる唯一の結論は、異なる観測者は何が同時に起こるかについて一致しないということです。これが議論の第二段階です。同時性は普遍的ではありません。それは自分がどのように移動しているかに依存します。そしてこれは単に奇妙なだけではありません。この考えを追求すれば、それは私たちの直感的な現実の概念を完全に侵食してしまいます。では、第三段階を見てみましょう。
ブロック宇宙という概念
静止している観測者にとって、この水平線上にあるすべての出来事は同時に起こります。そして議論の最初の段階で、私たちは後で到着する信号から「今」を意味するものを再構築します。ですから、この線全体が今この瞬間に存在するものであり、そしてこれが次の瞬間であり、というように続きます。
この最初の観測者が、もしこれが今なら、この線上にあるすべても今だと言うとしましょう。そしてこの観測者は、もしこれが今なら、これも今だと言います。しかし、あなたからどんな距離にも観測者がいる可能性があります。彼らの一人一人が自分自身の今を持っています。これらの今のどれも他のものより優れているわけではありません。つまり、これはあなたの過去、現在、または未来のあらゆる瞬間が、誰かにとって、どこかで今だということを意味します。
これら3つの段階を一緒に追えば、次の結論に到達します。一度、存在するものを現在の瞬間と同一視すれば、アインシュタインの理論はあなたにすべての瞬間が同じように存在することを受け入れることを強いるのです。アインシュタインの相対性理論のこの困惑させる結果は、物理学者によって「ブロック宇宙」と名付けられました。
このブロック宇宙では、過去はまだ存在し、未来はすでに存在しています。それらはすべてそこにあり、私たちの4次元時空は常にそこにあったし、常にそこにあり続けるのです。もしこれがかなり狂気じみていると思うなら、実際にはこれは物理学の教授が大学生に投げかける標準的な議論であり、その後、結果に対処するのは学生たちに任せるのです。なぜなら、私たちはこれすべてをどのように理解すればよいのでしょうか。過去、現在、未来がすべて同じように存在するとはどういう意味なのでしょうか。ええ、私は何かを理解しようと30年を費やしてきました。
私が思うに、まず第一に、これは私たちの過去の自己が、この現在の自己と同じように今でも存在しているということを意味します。ただ、私たちの過去の自己はすべて互いに切り離されているのです。コミュニケーションを取ることができません。そして私たちの未来の自己もすでに存在しています。
しかし、これは私たちが未来について何も変えることができないということも意味しないのでしょうか。あなたが変化で何を意味するかによります。未来は今日の結果がどうであれ、それになるでしょう。しかし、これらの結果はあなたがすることとあなたを取り巻く物質に依存します。これは未来があなたがすることに依存することを意味します。それはあなたがこのビデオから得る情報と、これがあなたの思考や行動にどのように影響するかに依存します。
ところで、逆も真です。現在は未来が現在に依存するのと同じように未来に依存しています。ただ、私たちはそのように考えないだけです。アインシュタインの理論は本当に奇妙で、私たちはまだそれらがどれほど奇妙かを完全には理解していないと思います。私は自分の著書『実存物理学』でブロック宇宙についてより詳細に説明しましたが、本を書いて以来、この議論における量子物理学の役割について異なる結論に達しました。
量子力学とブロック宇宙
これまでお話ししたことはすべてアインシュタイン物理学であり、量子物理学については何も知りませんでした。量子物理学を考慮すると、議論はより複雑になります。なぜなら、量子物理学には不確定的で予測不可能な要素があり、それは測定を行った瞬間に起こることだからです。
そして量子物理学の問題全体は、測定とは正確には何なのかを私たちが知らないということです。さて、私はこれが、測定を行って初めて過去が固定される、いわば固まるということを意味すると考えていました。量子力学には過去と未来の間に違いがあるように思えます。しかし今では、量子物理学におけるこの予測不可能性は時間の両方向に当てはまると考えています。
私が言いたいのは、波動関数にある粒子のすべての情報を取れば、測定の結果、例えば粒子の位置を予測することはできないということです。粒子をある場所または別の場所で測定する確率しか予測できません。しかし逆も真です。
一度粒子を測定すれば、波動関数が正確にどうだったかを言うことはできません。これがこうであった可能性の方がそれよりも高かったとしか言えないのです。そしてこの種の不確定論は、ブロック宇宙と完全に両立します。決定論的ではありません、了解しましたか。しかし、それでもどの瞬間が今なのかを教えてくれません。
別の言い方をすれば、量子物理学の数学には「今」は存在しません。数学の何かを変えない限りは。これが、ブロック宇宙が自然の真の働き方を表しており、現在の瞬間を何か特別なものとして認識する私たちの知覚は単に誤っているだけだと私が考える理由です。
地球が平らだという考えと同じようにです。おそらくこのビデオは、他の何よりも、なぜ私が常に学問の世界に惹かれてきたかを説明しています。なぜなら、これは本当に何なのでしょうか。哲学なのでしょうか。物理学なのでしょうか。どちらでもありません。それでも、私にとって、このような問いこそが私が物理学を学んだ理由なのです。宇宙がどのように機能しているかを理解したいのです。あなたはどうですか。コメントで教えてください。
未来の存在と私たちの決定
未来がすでに存在していると言うことは、少し運命論的に聞こえるかもしれません。まるで私たちが何をしても関係ないかのように。しかし、それはこのビデオから引き出すべき間違ったメッセージです。私たちが行う決定は、それらが予め定められているかどうかにかかわらず、非常に重要なのです。そして、これが新しい新鮮な年であることを考えると、あなたの人生により意味を与える単純な決定のための提案があります。
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