時間は存在しなかった？物理学者が辿り着いた「時間の正体」とは【ゆっくり解説】

要約

ニュートンの絶対時間から、特殊・一般相対性理論による時間の遅れ、スカイツリーでの光格子時計実験、エントロピー増大と時間の矢、ブロック宇宙論までを、ゆっくり解説形式で紹介する動画。数式を使わず身近な例で「時間とは何か」を説明している。

動画の内容

導入では、霊夢が時間に追われる日々を嘆き、魔理沙が「物理学では時間は存在しないとも言われる」と切り出す。まず時間の歴史が語られる。江戸時代の日本では日の出から日の入りを6等分する不定時法が使われ、季節で一刻の長さが伸び縮みしていた。1687年にニュートンが『プリンキピア』で、宇宙のどこでも誰にとっても均等に流れる絶対時間を提唱し、近代物理学の土台となった。庶民の生活が変わったのは19世紀の産業革命で、鉄道の普及により各地のローカル時間が混乱を招き、グリニッジ標準時で全国の時計が統一され、現代のタイムスケジュールへつながったと説明される。\n\n次に1905年のアインシュタインの特殊相対性理論が紹介される。光の速さはどんな状況でも一定であり、車から投げたボールのような速度の足し算が光には成り立たない。透明な新幹線の床から天井へ光を飛ばす例で、外から見ると光は斜めに進み距離が長くなる。光速が同じなら時間がかかることになり、動いている人ほど時間の進みが遅くなると結論づけられる。光速に近い宇宙船に1年乗ると地球では7年以上が過ぎるという例も挙がるが、日常の速度では影響は極めて小さい。身近な応用としてGPS衛星が挙げられ、時速約1万4000kmの運動による遅れを補正しないと、1日で大きな位置のずれが生じると説明される。\n\n続いて一般相対性理論が扱われ、重力が強い場所ほど時間の進みが遅くなる。2020年に東京大学の研究チームが東京スカイツリーの1階と地上450mの展望台に光格子時計を置き、展望台の時計がわずかに速く進むことを確認した。光格子時計は138億年で1秒ほどしかずれない精度とされる。同じ理由で人間の頭は足よりわずかに速く時間が進む。空間と時間が一緒に歪むことをトランポリンの網の例えで説明し、ブラックホール近傍では地球との時間差が極端になり、事実上の未来へのタイムトラベルになりうると述べる。国際宇宙ステーションでは重力が弱く時間は速まるが、高速運動による遅れの効果が勝ち、宇宙飛行士はごくわずか未来へ行くことになる。\n\nその後、なぜ時間は未来にしか進まないのかという問いが取り上げられる。これは「時間の矢」と呼ばれ、エントロピー増大の法則が背景にある。エントロピーは乱雑さの度合いで、散らかった部屋、コーヒーに混ざったミルク、割れたコップなどのように、秩序ある状態から無秩序へは自然に進むが元には戻らない。人体の老化や物の劣化も同じ流れの一部であり、元に戻らない変化の連続が時間の進みとして感じられるとされる。したがって過去へ戻るには宇宙全体の無秩序を巻き戻す必要があり、現実的には不可能と述べる。一方で過去に戻れないからこそ今の瞬間に価値があるという感想も語られる。\n\n最後に、一部の物理学者が唱えるブロック宇宙論が紹介される。過去・現在・未来は最初からひとつのブロックとして存在し、私たちはその一部を再生しているにすぎないという考えで、DVDのディスクに例えられる。アインシュタインが親友の死に際して、過去・現在・未来の区別は頑固な錯覚にすぎないと述べた言葉も引かれる。量子力学を加えると未来は一つではなく枝分かれする可能性があるとも触れる。結びでは、この見方なら過去の思い出は消えず宇宙に保存され続けると捉え直し、やり直せないからこそ今日を大切に生きようと締めくくる。

学べること

• 江戸の不定時法とニュートンの絶対時間の違い
• 速度や重力で時間の進みが変わる相対性理論の考え方
• GPSや光格子時計実験に見る時間の遅れの実例
• エントロピー増大の法則と時間の矢の関係
• 過去・現在・未来が存在するとするブロック宇宙論