昨年 4 月、ロンドンの王立研究所の有名なファラデー シアターで、カルロ ロヴェッリは時間の性質について 1 時間の講義を行いました。イタリアの理論物理学者の主題の隠喩である赤い糸がステージに架かっていました。 「時間は長い道のりです」と彼は言いました。左側には恐竜やビッグバンなどの過去があり、右側には未知の未来があります。 「私たちはここにいるようなものです」と彼は言い、現在の目印としてカラビナをぶら下げました.
それから彼は台本をひっくり返しました。 「時間がないことをお伝えします そのように」と彼は説明した。
Rovelli は、時間の常識的な概念に挑戦し続け、時間はどこでも一定の速度で時を刻むという考えから始めました。実際、より強い重力場にいると時計の進みが遅くなります。同じ時刻を示す近くの時計を別のフィールド (たとえば、宇宙と地球など) に移動し、それらを再び一緒に戻すと、異なる時刻が表示されます。 「それは事実です」とロヴェッリは言い、それは「あなたの頭は足よりも古い」という意味です。また、「今」の共有感覚も非スターターです。私たちは今この瞬間を誰とも共有していません。 「私があなたを見れば、私は今あなたを見ています。まあ、そうではありません。なぜなら、光があなたから私に届くまでに時間がかかるからです」と彼は言いました。 「だから私はあなたが過去に少しだけ会っています。 」その結果、「今」とは、「光が行き来するのにかかる時間を無視できる」一時的なバブルを超えて何も意味しません。
Rovelli は次に、時間は過去から未来へと一方向にしか流れないという考えに目を向けました。一般相対性理論、量子力学、素粒子物理学とは異なり、熱力学には時間の方向が組み込まれています。その第 2 法則は、孤立したシステムの全エントロピー、つまり無秩序は時間の経過とともに決して減少しないと述べています。しかし、これは私たちの従来の時間の概念がより確固たる根拠に基づいていることを意味するものではありません.エントロピー、つまり無秩序は主観的なものです。「秩序は見る人の目の中にあります。」言い換えれば、過去と未来の区別、時間の経過に伴うエントロピーの成長は、巨視的な効果に依存します。「システムをどのように記述したかは、システムとどのように相互作用するかに依存します」と彼は言いました.
最後の一般的な時間の概念に到達すると、Rovelli はもう少し慎重になりました。時間は離散的であるという彼の科学的議論、つまりシームレスではなく、量子を持っているという彼の科学的議論は、あまり堅実ではありません。 "どうして？まだやってるから！まだ教科書に載っていません。」彼が書き留めた量子重力の方程式は、「時計が測定するもの」について 3 つのことを示唆していると彼は言いました。まず、最小限の時間があります。その単位は無限に小さいわけではありません。第二に、時計はすべての物体と同様に量子であるため、時間の読み取り値を重ね合わせることができます。 「量子力学ではいつものように、時間の経過には確率分布が存在する可能性があるため、このイベントとこのイベントの間に一定の時間があるとは言えません。」つまり、第 3 に、量子重力では、「一連のイベントのローカルな概念、つまり時間の最小概念であり、それが唯一残っているもの」を持つことができるということです。イベントは一列に並べられていませんが、「好みの時間変数 - 何でも変数として機能する」ことなく、互いに「混乱して接続されています」。
現在がつかの間であるという考えでさえ、精査に耐えられません。古典的なニュートン物理学において、現在が「恐ろしく短い」ことは確かに真実です。 「しかし、それは世界が設計された方法ではありません」とRovelliは説明しました。光は、移動するにつれて大きくなる池の波紋のように、4 次元時空で円錐または連続的に大きな円をたどります。情報は光の速度よりも速く移動する必要があるため、光円錐の境界を超えることはできません。
「時空では、過去とは過去の光円錐の中にあるものです」とロヴェッリは言い、逆さまの円錐の形を手で示しました。 「ですから、それは私たちに影響を与える可能性のあるものです。未来はこの正反対のものです」と彼は続け、直立したコーンを身振りで示しました。 「つまり、過去と未来の間には、1 本の線だけではなく、膨大な時間があります。」ロヴェッリは聴衆に、自分が 250 万光年離れたアンドロメダに住んでいると想像してもらいました。 「あなたの人生の100万年は、私にとって過去でも未来でもありません。ですから、現在は薄くはありません。とてつもなく分厚いです。」
ロヴェリの説明を聞いていると、彼の新刊『The Order of Time』のフレーズを思い出しました。 :勉強時間は「雪の結晶を手に持っているようなものです。勉強するうちに、徐々に指の間で溶けて消えてしまいます。」
Brian Gallagher は Facts So Romantic の編集者です。 Nautilus ブログ。 Twitter @BSGallagher で彼をフォローしてください。
視聴:時間の性質が理論物理学の中心的な問題である理由
この古典的な Facts So Romantic の投稿は、もともと 2018 年 8 月に公開されたものです。
