物理学の国の紳士|物理

ジュリアン・バーバーの時間への執着は、1963 年 10 月 18 日に始まりました。ケンブリッジ大学で数学を専攻した 26 歳の彼は、ドイツで 3 番目に高い山であるヴァッツマンに友人と登頂する計画を立てたバイエルンアルプスに向かう列車に乗っていました。彼が手にしていた新聞には、科学的アメリカ人の要約が含まれていました。イギリスの物理学者ポール・ディラックの論文。「彼は、4 次元の対称性が物理世界の基本的な特徴であるかどうかを疑問視しました」とバーバーは回想します。ディラックは、空間の 3 つの次元と時間の 1 つの次元に関するアインシュタインの概念を引き離し、より深い真実を探していました。翌日、バーバーは頭痛で目が覚め、友人に登る状態ではないことを伝えました。「私は言った、『あなたは自分で山を登らなければならない』と。

Barbour は、この質問は Dirac の文章から来たものだと思っていましたが、後で記事を読み直しましたが、その質問はそこにはありませんでした。「ディラックが何時かを尋ねることについては一言もありません。このことに挑戦する自信を自分に与えるために、私はそれを発明したに違いありません」と彼は言いました。「ディラックがそう言ったのなら、引き受ける価値があるに違いないと思ったのかもしれません!」

時間の性質の問題は、彼が自分自身でそれを主張することができなかったほど大きく、バーバーの人生を支配するでしょう. 1999 年、彼は最初の結論である The End of Time を発表しました。宇宙がどのように機能するかの基本的な説明には、時間が存在しない幻想であると宣言しました。この本は、「挑発的」および「魅力的」とさまざまに説明されました。 ニューヨークタイムズ 、物理学の哲学者であるサイモン・サンダースは、それを「傑作」と称賛しました。しかし、最も喜ばしい反応は、「ブラックホール」という用語を作り出した恒星の (あらゆる意味で) 物理学者であるジョンアーチボルドウィーラーの反応だったことは間違いありません。ホイーラーは、「プラトンとアリストテレスがこの本を読んでいたら、まだ議論していただろう」と言いました。

今年の 4 月、イギリスのオックスフォードシャーにある築 360 年の自宅のキッチンに座っていた 84 歳のバーバーは、まだ 26 歳のように興奮しながら時間の概念について話し合っていました。 2020 年 12 月、彼は The Janus Point を出版しました。、時間の終わり以来の彼の最初の本 .前方と後方を同時に見る双頭のローマの神にちなんで名付けられました。バーバーのテーゼは、彼がヤヌスポイントと呼んでいるビッグバンが、時間の流れを 2 つの方向に種付けしたというものです。時間には「過去から未来への 1 つの方向はもはやありませんが、代わりに 2 つの方向があります。ヤヌスポイントの共通の過去から、それから離れた 2 つの方向の 2 つの未来です」とバーバーは書いています。

ヤヌスポイントと呼ばれるペリメーター理論物理学研究所の教員であるリースモーリン「私がここ数年で読んだ宇宙論の中で最も重要な本です...文学作品であり、科学思想の傑作でもあります。」

私は Smolin ほど判断する立場にありませんが、この本はさわやかで異なっているように感じます。物理学だけでなく、物理学だけでなく、彼の主題に関連する歴史と哲学も。さらに、バーバーのアプローチは、人気のある科学ゲームの多くとは異なり、何か言う価値があると判断した場合にのみ公開するというものです。それだけでも彼の話を聞く価値は十分にあります。バーバーが予想したように、彼の中心的なテーゼを理解するのは簡単ではありません。そのため、彼の本には段落間に余分な空白が含まれています。ここでバーバーは、読者は「お茶やコーヒーの休憩のために」一時停止できると書いています。でも、家で一人でお茶するよりも、作家さんと一緒にお茶して、もっと勉強しようと思いました。 Barbour はとても喜んでその義務を負いました.

彼が玄関で私を迎えたとき、バーバーは典型的なイギリスの田舎の紳士を余暇に体現していました.彼はあずき色のセーターの上にジッパーで留めたフリースのジレを着ていました。彼のスレートコーデュロイパンツは脚がわずかに短く、背が高くスリムな男性です。彼の足は、ビルケンシュトックのサンダルに押し込まれた厚いライトグレーの靴下で覆われていました.彼はすぐに微笑んで笑った。彼はかつて学校のクリケットチームのキャプテンを務めていた人物のような雰囲気を持っていました.

物理学の世界に波を起こす前、バーバーは学術界のスーパースターではありませんでした。ケンブリッジで、彼は「かなり普通の二級の学位」と彼が呼ぶものを取得し、その後、ドイツ語を上達させるためにミュンヘンに行って住むために1年間休学することを選びました(ヒトラーの主任通訳者であった男が運営する学校で、判明しました）。そこで彼は、ヴェルナー・ハイゼンベルクの学生だった若い学者、ピーター・ミッテルシュテットに会いました。「彼は私に博士号を取得するように勧めました。彼と一緒に」とバーバーは言った。バーバーは、時間の性質に関するエルンストマッハの考えを研究したかったのですが、ミッテルシュテットは、「いや、それはリスクが高すぎます。おそらくどこにも行けないし、仕事も得られないでしょう」と言いました。代わりに、バーバーは博士号を書きました。一般相対論について。「率直に言って、私の論文は非常に控えめなものでした」と彼は言いました。

マッハを捨てたにもかかわらず、彼は学問的な仕事を決して止めないだろうと確信していた.彼はそれについて決定を下さなければならなかったとき、彼が研究職に就いた場合、彼に何が期待されるかを知人に尋ねました。その答えは、年に 1 つか 2 つの優れた論文を出版することでした。バーバーはぞっとしました。「そんなことは絶対にできないと言った」

アカデミアの考えをあきらめて、バーバーはイギリスに戻ってきました。ドイツにいる間にロシア語を学んだバーバーは、ニューヨークのプレナム出版とアメリカ物理学研究所のために古典的なロシアの物理学論文を翻訳して生計を立て始めました。「とても退屈な仕事でしたが、安定した収入がありました」と彼は言いました。「そして、自分の時間の約 3 分の 1 を自分のアイデアを発展させるために自由に使えるようになりました。」知的欲求をさらに満たすために、バーバーは物理学会議に熱心に参加し、余暇にアイデアを食べて消化しました。「学界から蜜を集めに行くミツバチに自分自身を例えます」と彼は言いました。

バーバーは、1963 年 11 月にオックスフォード大学のニューカレッジから購入した自宅のカレッジファームにある特注の半円形の机で書いています。彼は、カレッジファームの 1 階の窓から子供時代の家を見ることができます。どちらの建物も、村の大部分と同様に、午後遅くの日差しを捉えて再放射するように設計されているように見える金色の石で作られています。設定は、不動産業者が言うように、牧歌的です。これを確認するかのように、バーバーの家の側面に看板が取り付けられています。それは後ろを指し、そこのどこかに古代ギリシア人の神話的牧歌であるアルカディアがあることを宣言します.アルカディアへの道の反対側にあるカレッジファームの隣には、12 世紀に建てられたセントピーターアドヴィンキュラ教会があります。若いヒュー・グラントがモーニングスーツを着て教会の庭を駆け抜け、また遅刻したことをつぶやきながら謝罪しているのを想像するのは難しいことではありません.これは4回の結婚式と1回の葬式のイギリスです、ジョン・ベッジェマンの、停止した時計の。これは、人生のほとんどを戦いに費やしてきた男性にふさわしいものです。

多くの意味で、時間が幻想的であると宣言することは、簡単に達成できる成果でした。私たちの最も深い理論は、時間は宇宙にとって基本的なものではないことを示唆しています。量子物理学では、変化のマーカーとしての場合を除いて、時間は実際には把握されていません。相対論では、それは順応性があり、その瞬間は宇宙全体で定義できません.未解決のままの大きな問題は、時間の矢、つまり瞬間の一方通行の流れを経験する原因は何なのかということです。バーバーはヤヌスポイントで答えだと思うことを説明しました .その答えは、18 世紀後半から発見されるのを待って、明白な視界に横たえられていると彼は言いました.

1772年、フランスの数学者ジョセフ・ルイ・ラグランジュは驚くべき発見をしました。おおよそ次のようになります:3 つの粒子が動き回り、ニュートンの重力の法則によってのみ相互作用していると想像してください。ラグランジュは、この系全体のサイズ (3 つの粒子すべてを囲む仮想円の直径) が非常に奇妙な方法で変化することを示しました。直径は、ある時点で最小値まで縮小し、その後、再び大きくなります — 永遠に。 3 粒子システム全体がその最小サイズに戻ることはありません。

驚くべきことに、ラグランジュの結果は、任意の数の粒子に対して機能します。バーバーがそれについて読んだとき、彼はそれが宇宙全体で機能するかもしれないと考えました。結局のところ、宇宙とは、渦巻く大量の粒子以外に何なのでしょうか?もし本当なら、これは宇宙がある時点で最小サイズに達し、その後ずっと成長したことを意味します。そして、その最小値は、私たちがビッグバンの瞬間と考えているものです.バーバーのヤヌス頭の宇宙では、時間は最小サイズの点から離れて 2 つの方向に流れます。ラグランジュの最小サイズの証明は、時間の矢の原因を与えてくれると彼は言いました。なぜ時間は前にしか進まないのですか？私たちはラグランジュの最小値から遠ざかりつつあり、数学的法則はそこに戻ることはできないと言っているからです.

「物心ついた頃から時間の矢に興味を持っていましたが、宇宙の法則によって時間の矢が存在しなければならないという提案を誰も思いつきませんでした」とバーバーは言いました。「それが 4 世紀にわたってそこに置かれているのは驚くべきことです。」

バーバーは科学史の研究から得たものについて強気ですが、ヤヌスポイントのアイデアが時間の矢の問題を解決するかどうかは、他の物理学者には明らかではありません。まず第一に、これは場の量子論などのより基本的なアプローチに関してほとんど意味をなさない、純粋に古典的なアイデアです。さらに、バブアーのモデルは、天文学者が非常に正確に観察した大規模な構造を説明するために不可欠な、宇宙の物質の初期変動の起源を説明する必要がありますが、説明できません。そのため、一部の人にとっては説得力のある議論に聞こえるかもしれませんが、宇宙論の内部関係者は一般に、ヤヌスポイントを信用しすぎることに慎重です。

そのような批判は、バーバーが彼のアイデアを追求することを思いとどまらせることはありません.現在でも、彼のベルトの下に 2 つの傑作があり、彼は終わっていません。彼は体力があり、毎日 1 時間以上歩いています。たとえば、執筆を続ける前に、前日の作品を読み直さなければならないなど、一部の作業が遅くなっていることは認めていますが、彼は年齢にひるむことはありません。「本当に重要なこと、つまり概念的なアイデアは問題ないと思います」と彼は言いました。そして、時間のように、彼は常に前進しています。「あと2冊出したい本がある」と彼は言った。一つは、彼がすでに半分書き終えた熱力学の歴史です。もう 1 つは、アインシュタインの相対性理論と量子物理学を統合して、宇宙を記述するための単一の「量子重力」フレームワークを作成するという、典型的には野心的な新しいアイデアです。「[ヤヌスポイント] の最終章を書いているときに、文字通りそれが思い浮かびました。 ]」と彼は言いました。

この新しいアイデアの根源は、彼の最初のインスピレーションであるオーストリアの物理学者エルンスト・マッハに負っています。マッハの研究を深く研究したことで、バーバーはさまざまな共同研究者と共に理論を形式化する道を歩み始めました。彼はその本質を、「未来がどうなるかを予測するためには、どのような初期データが必要か?」と要約しています。バーバー氏によると、重要なのは、宇宙の膨張を確実に考慮することです。「それは興味深い構造、フォーメーション、そしてすべてをもたらします」と彼は言いました。彼は、このアイデアを開発することで、量子力学の測定問題が解決されるだけでなく、量子論と相対論が結びつく可能性に興奮しています。彼はまた、さらに物議を醸すように、それが宇宙の意味を識別できると考えています. 「時間と量子重力に関するこの新しい考え方が正しければ、それは可能だと思います。」

宇宙の意味を見つけることは、ほとんどの科学者が自分たちの権限の範囲内であると考えるものではありません.芸術家、作家、哲学者は、私たちに意味をもたらすものだという慣習があります。しかし、バーバーは科学と芸術の役割を交換することに満足しているようです。彼は、芸術は科学よりも宇宙の本質へのより良いガイドを提供するかもしれないとさえ示唆しています. ヤヌスポイントで、彼は、人間の深い創造性の瞬間は「宇宙全体からのサブリミナルインスピレーションかもしれない」と書いており、偉大なオペラアリアのパフォーマンスは、宇宙の何かを数学の方程式と同じくらいきれいに捉えることができる.彼は人間を宇宙のドラマの俳優と見なし、自分自身を「宇宙が行うことすべてに参加している」と表現しています。

学術界の同僚が彼を科学者、思想家、作家、または挑発者と見なしているかどうかにかかわらず、バーバーは科学界で高く評価されている参加者です。彼は楽観主義者であり、理想主義者でもあります。彼の性格は、頑固で常に懐疑的な象牙のような研究者の性格ではありません。彼はグラス半分いっぱいの男です。彼は、理想の存在を信じているプラトニストであることを認めています。それは、私たちが完全に見ることのできない理想の存在を信じています。このとらえどころのない牧歌の追求が、彼を動かしているようです。

これが、17 世紀のドイツの物理学者であり哲学者であるゴットフリートライプニッツが私たちの会話に登場し続けた理由かもしれません。バーバーが興味を持っているように見えるのは、時間に関するライプニッツの考えではありません。それは、ライプニッツの宇宙観に関するものです。ライプニッツは、完全性の追求が宇宙の展開の根本的な目的であると示唆しました。ヴォルテールはライプニッツをあざ笑って、私たちは可能な限り最高の世界に住んでいると示唆しましたが、バーバーはライプニッツの見解を共有しています。多くの点で、バーバーのライフワークは、私たちの人生経験にもかかわらず、理想主義を正当化しようとするライプニッツの努力の継続です。「私は、ライプニッツと一緒に、世界には悪いことよりも良いことの方が多いと考える傾向があります」と彼は私に言いました.

会話の中で、バーバーはライプニッツの哲学を要約する適切な言葉を見つけることができませんでした。翌朝7時35分、彼は私にメールを送った。「私が探していた言葉は神学です」と彼は言いました。それは神を正当化することを意味し、悪の存在が善の全能の神の存在を除外する固有の理由がないことを示す試みです.バーバーの研究の中心には神学があるようです。善が存在することを望むなら、悪を容認しなければなりません。バーバーが本の中で述べているように、「闇がなければ光はない」

そして、84歳で、おそらく彼は判断するのに適した立場にある.登山から、現在ホーキング放射と呼ばれるアイデアを若い理論物理学者が最初に発表したときの部屋にいたこと、アルツハイマー病に苦しむ妻に対処することまで、さまざまな経験を通じて、彼は時間を最大限に活用することが重要であることを学びました。 .彼のキッチンには孫たちの写真が散りばめられており、Zoom を使って、フランス、アルゼンチン、南アフリカに住む少なくとも 1 人の子供たちとほぼ毎日話している。家族は彼にとってこれまで以上に大きな意味を持っています。バーバーは最近妻を亡くし、さらに最近では娘も亡くしました (2 人は ヤヌスポイント の献堂式で一緒に追悼されています) ).

会話の最後に、私は物理学者カール・セーガンの意味についての提案を提起しました。それは、私たちの人生は、取るに足らない、または苦痛に見えるものであっても、宇宙的な意味を持っているということです。なぜなら、人間は、宇宙がそれ自体を知るための手段だからです。「私はカール・セーガンを読んだことがありません」とバーバーは言いました。

バーバーの存在下では、おそらく少し学校に通っていないので、気が遠くなるのは簡単です。物理学の歴史に関する彼の知識は、この分野で働いているほとんどの誰よりもはるかに広い範囲を持っています.彼の才能は、何が考えられ、何が言われてきたかを知っており、それらの洞察を統合し、それらの意味の中から新しいアイデアを引き出す方法を見つけることです.しかし、Barbour は新しいアイデアにもオープンです。「セーガンの予感は良かったと思います」と彼は言いました。

Michael Brooks は英国を拠点とするサイエンスライターであり、 の著者でもあります量子占星術師のハンドブック。

この記事は、2021 年 5 月の「アウトサイダーズ」号で初めてオンラインで公開されました。