『時間は存在しない』（2017年）は、物理学の最新研究をひもとき、私たちが日常的に抱く時間の概念を根底から覆す一冊です。私たちが「過去から現在、そして未来へ」と直線的に流れるものとして認識し、体験している時間は、心が生み出す錯覚にすぎません。カルロ・ロヴェッリが示す現実は、はるかに興味深く、そして奇妙なものなのです。
本書のポイント 第一線の理論物理学者と旅する「時間」の正体
世界を分析する手法の中には、なじみのないものを身近にするものがあります。例えば、過ぎ去った時代の儀式や慣習を歴史的に記述することや、心理学者が無意識の心の働きを探る方法などを思い浮かべてみてください。一方で、日常的な概念をまったく異質なものにしてしまう学問もあります。後者の代表格といえるのが物理学でしょう。物理学者に目の前のテーブルについて説明してもらえば、「物質は同時に二つの場所に存在しなければならない」と言うはずです。
そう言われた瞬間から、テーブルという概念そのものが奇妙に思えてきます。本書でイタリアの理論物理学者カルロ・ロヴェッリは、私たちが当然のように抱いている時間の概念を揺さぶりにかかります。彼は自身の分野の最新研究をもとに、しばしば直感に反する時間の現実を、読者を丁寧に導きながら解き明かしていきます。その過程で、なぜ場所によって時間の進む速さが異なるのか、なぜ世界は「モノ」ではなく「出来事」でできているのか、そしてなぜ太陽のエネルギーなしには人類の歴史は存在しなかったのかを説明します。
本書を読めば、次のことがわかります。
- アインシュタインの相対性理論の仕組み
- 日常的な時間の概念が、私たちを「人間」たらしめている理由
- 別の銀河にいる誰かと通信しようとしたら何が起きるか
時間は均一に流れず、根本的に熱と結びついている
結局のところ、目に見えるものだけを信じていれば、世界は平らだと信じてしまうことになります。時間についても同じことが言えます。日常生活では、私たちは時間を均一に前進する動きとして捉えています。それは、自分ではどうすることもできない永遠の時計の針のように、ただ起こるものとして感じられます。しかし、それは誤った思い込みなのです。
現実には、時間は場所によって異なる速さで流れます。二つの時計を比べて、一つを海面の高さに置き、もう一つを高い山の上に置くと、後者の方が速く進みます。一つの時計を床に置き、もう一つをテーブルの上に置いても同じ効果が生じます。その差はごくわずかで、精密時計がなければ証明できませんが、高い位置にある時計の方が常に速く進むのです。低い場所で測ると遅くなるのは時間だけではありません。あらゆるプロセスが遅くなります。簡単な思考実験をしてみましょう。同じ年齢の二人の友人が別々の場所で暮らすことになりました。一人は海辺に、もう一人は山の頂上に住みます。
数年後、二人は再会します。結果はどうなるでしょう？ 山に住んでいた人の方が、平地に住んでいた友人よりも年を重ね、長く生きているのです。観葉植物でさえ、より成長していることでしょう！ 不可能に聞こえるかもしれませんが、山と海面の両方に当てはまる客観的・絶対的な「正しい」時間の尺度というものは存在しません。なぜなら、時間は互いに相対的だからです。
地図上の各地点には、それぞれ固有の時間があります。簡単に言えば、これがアルベルト・アインシュタインの一般相対性理論の中心的な洞察でした。それだけでも十分に困惑させられるのに、熱もまたこの力学に関わっています。実は、熱と時間には根本的な共通点があります。それは、どちらも一方向にしか進まないということです。時間は過去から未来へと進み、熱は常に熱い物体から冷たい物体へと移動します。どちらの場合も、その動きを逆転させることは不可能です。
しかし、ここからが本当に興味深いところです。私たちが過去と未来を区別できるのは、まさに熱のおかげなのです。詳しく見ていきましょう。過去と未来を区別するのは変化です。しかし、変化は運動があって初めて可能になります。そして、つきつめれば、運動とは熱のことです。つまり、微視的なレベルでの分子の動きなのです。言い換えれば、熱がなければ何も動かず、過去・現在・未来は区別のつかない一塊のものになってしまうでしょう！
アインシュタインは時間が速度によって変化することを示し、時間と空間の新たな概念を与えた
時間は場所によって異なる速さで流れることを見てきましたが、同じ場所でも異なる速さで流れることをご存じでしたか？ これは、アルベルト・アインシュタインが20世紀初頭に発見したことで、時間の経過を物体の移動速度と結びつけました。より具体的に言えば、アインシュタインは、速く動くと時間が遅くなることを示しました。つまり、動いている人の時間は、静止している人よりもゆっくり流れるのです。
時間と速度のこの関係は、「今」や「現在」という私たちの日常的な概念が基本的に意味をなさないことを意味します。なぜでしょう？ 例えば、遠い惑星——プロキシマbとしましょう——に妹がいると想像してみてください。地球から4光年、つまり約38兆キロメートル離れています。ふと彼女のことが頭に浮かび、「今」何をしているだろうと考えます。望遠鏡を手に取り、プロキシマbに向けます。何が見えるでしょう？
その惑星の現在の瞬間ではありません。光年とは、光が1年間に進む距離の単位です。プロキシマbは地球から4光年離れているので、望遠鏡を覗いたとき、あなたは実際には4年前の妹の姿を見ているのです！ しかし、ここで重要なのは、4年後に彼女が何をしているかを知ろうとしても、それでもプロキシマbの「今」にはいられないということです。結局、その頃には彼女は地球に戻っていて、地球の時間では何年も先にいるかもしれませんから！ このことは、「現在」という概念は、身の回りのものに適用する場合にのみ意味を持つことを示しています。この時間の相対性の理解こそ、アインシュタインが私たちに与えてくれた偉大な贈り物です。
彼が登場するまで、時間はニュートンの時代からずっと同じように理解されてきました。つまり、運動や変化に関係なく成立する絶対的な尺度としてです。同様に、空間はその中に含まれるものから独立していると考えられていました。それがアインシュタインによって変わりました。初めて、空間と時間は、単一の複雑な幾何学として織り交ざったものとして捉えられるようになったのです。
量子力学は空間と時間に関する三つの根本的な発見をもたらした
ここまでで、時間が過去から現在、未来へと進む整然とした出来事の連続ではないことはわかりました。また、「時間の中の」出来事は、それが起こる空間から切り離せないことも見てきました。では、時間とは一体何なのでしょうか？ 現代の物理学者がこの概念をどのように理解しているのか、もう少し詳しく見ていきましょう。
出発点として最適なのは量子力学です。これは基本的に、自然をその最小の構成要素——いわゆる量子——に注目して研究する方法です。量子はすべての物理的実体の構成要素です。光やエネルギーの小さな「かたまり」から、物質世界を構成する素粒子に至るまで、さまざまなものがあります。量子の分析は、三つの画期的な発見をもたらしました。一つ目は粒状性として知られるものです。
物理学者は、エネルギーと物質が「量子化されている」ことを理解するようになりました。つまり、それらは異なる値の間を自由に流れるのではなく、小さな塊にまとまっているのです。このことから、時間は連続的に流れるのではなく、特定の離散的な値をとるという結論が導き出されました。この見方の帰結として、時間も物質世界と同じように、微小な粒でできているということになります。それはどれほど微小なのでしょう？ 時間の最小単位——プランク時間——は、わずか10のマイナス44乗秒です。
それは1を、0が44個続く数で割ったものです！ 二つ目の発見は不確定性です。これは、ある時点で観測された電子が、その1ミリ秒後にどこに現れるかを正確に予測することが不可能であるということに帰着します。二つの観測の間、電子の正確な位置を特定することは事実上不可能であり、科学者にできるのは確率的な推測だけです。時間もまた不確定です。過去・現在・未来の間で揺らぎ、出来事は他の出来事の前に起こることも後に起こることもあります。そして最後に、世界の関係的な性質があります。
科学者が電子を観測したい場合、電子と他の物理的対象との相互作用を研究しなければなりません。つまり、電子は他の物質形態との関係を通してのみ知ることができるのです。時間についても同じことが言えます。時間を分析したいなら、それを定義する関係のネットワークに目を向けなければならないのです。
世界はモノではなく出来事でできており、時間の特権的な変数は存在しない
古代エジプトのファラオやかつてフランスを支配した王たちは、自分たちが永遠だと思っていたかもしれませんが、どんなに偉大な帝国や制度もやがては色あせ、崩れ去ります。歴史は満ち引きを繰り返し、唯一不変なのは変化だけです。物理学者も世界を同じように見ています。彼らの見方では、地球はモノではなく、出来事で構成されています。
本当に重要なのは、具体的な実体や存在物ではなく、起こること、プロセス、出来事なのです。結局のところ、「ある」ものは何もなく、すべては「起こる」のです。言い換えれば、世界は静止しているのではなく、絶え間ない流動と生成の状態にあるのです。では、これは実際には何を意味するのでしょう？ モノと出来事の違いは、その持続時間、つまり時間の中でどれだけ続くかにあります。例えば、石は通常モノとして定義され、キスは出来事と見なされます。
石は、つかの間の瞬間であるキスよりも何千年も長く存続します。しかし、視点を引いて、本当に長期的な視点で見ると、様子は違って見えます。結局のところ、石は粒子の相互作用にすぎません。最終的には、どんなに頑丈な岩も、それらの関係が壊れるにつれて塵に戻ります。その視点から見ると、石のようなモノらしいモノでさえ、とても長い出来事に見え始めるのです！ この世界観は、科学者が時間を理解する方法にも影響を与えています。
私たちは通常、何かが「今ここ」に存在する場合にのみ、それを実在すると言います。それ以外のものは、すでに終わっているか、単なる仮説にすぎません。哲学者はこの考え方を現在主義と呼びます。しかし、それは物理学者の発見と整合しません。では、代替案は何でしょう？ これまで見てきたように、現在はグローバルに定義できません。なぜなら、空間の各点にはそれぞれ固有の時間があるからです。
また、時間が過去から現在、未来へと続く出来事の整然とした連続ではないこともわかっています。つまり、これら三つの時間枠のいずれかに存在するものはすべて、等しく実在しているはずです。これを永遠主義と呼びます。結果として、物理学者たちは、世界を記述するために使う方程式に独立した時間変数を適用しようとする試みをすべて放棄しました。例えば、新しい分野である量子重力理論では、科学者たちは物事が時間の中でどのように変化するかを描き出す考えをあきらめ、代わりに、物事が互いにどのように相対的に変化するかを記述することにエネルギーを注いでいます。
時間は「創発現象」であり、私たちの世界認識から生じる
これまで見てきたように、物理学者の時間理解と私たちの日常的な概念を整合させるのはかなり難しいことです。しかし、私たち自身の経験と現代物理学の洞察を調和させる方法があります。それが創発現象という概念です。サッカーをしようと決めた小学生のグループを想像してみてください。まず彼らがしなければならないのは、二つの対戦チームに分かれることです。
コイン投げで分けたとしましょう。しかし、二つのチームが選ばれた後で、チームができる前に彼らがどこにいたのかを尋ねてもあまり意味がありません。彼らはどこにもいなかったのです。では、彼らはどこから来たのでしょう？ 彼らはコイン投げの結果として出現したのです。言い換えれば、彼らは創発現象なのです。
時間についても同じように考えると役に立ちます。時間は客観的な基準として世界の「どこかに」存在するのではなく、むしろ、私たちの宇宙に対する特定の認識の結果として出現するのです。その世界観の中心にあるのは、時間が流れるという考えです。しかし、それは物理学者がエントロピーと呼ぶものによるのです。仕組みはこうです。私たちが過去・現在・未来を区別できる唯一の方法は、変化を観察することです。すべてが同じままであれば、これら三つの時間枠はもつれを解くことができなくなり、すべてが同じに見えます。
しかし、変化はエントロピーの増大によるものです。では、エントロピーとは正確には何でしょう？ 基本的には、物事がどれだけ秩序立っているかを数値化する方法です。低エントロピーは高い秩序性を指し、高エントロピーは増大する無秩序を指します。例えば、新車が錆びつき、崩れ始めたら、エントロピーが増大したと確信できます。そして、熱力学第二法則によれば、エントロピーは常に増大しています。それが、時間の流れが常に同じ方向に進むことを保証しているのです。
しかし、その見方もまた、宇宙における私たちの位置の反映かもしれません。もし別の視点を見つけることができれば、物事はまったく違って見えるかもしれません。言い換えれば、エントロピーの増大は、時間が私たちが信じている方向に本当に流れていることを保証するものではないのです！ おそらく、高校の物理の授業で、次の二つの核心的な概念を叩き込まれたことでしょう。まず第一に、私たちが行うすべてのことはエネルギーを必要とします。
太陽は地球上のすべての生命と歴史の源である
第二に、エネルギーは生成も消滅もさせられず、ただ移されるだけだということです。例えば、熱へと。これは実質的に、エネルギーは常に保存されることを意味します。しかし、ここに難問があります。エネルギーが常に保存されるなら、なぜ私たちは常にそれを再供給しなければならないのでしょう？ その答えを知るには、エントロピーの概念に立ち返る必要があります。
物事を動かし続けているのは、実はエネルギーではなく、低エントロピー、つまり高い秩序性なのです。言い換えれば、本当に違いを生み出しているのは、より無秩序なエネルギーへと変換できる、濃縮されたエネルギー源なのです。実際、地球上のあらゆる変化——あらゆる原因とあらゆる結果——は、エントロピーの増大によって駆動されています。人類の歴史とは、低エントロピーから始まり、現在に至るまでますます高いレベルのエントロピーを獲得していくプロセスです。エントロピーが増大しなければ、変化は不可能になります。そして変化がなければ、私たちは時間の流れを認識できず、歴史そのものが考えられなくなります！
では、地球上でエントロピーを駆動しているものは何でしょう？ 一言で言えば、太陽です。私たちの惑星が利用できるほど近くにある、低エントロピーの豊かな源です。仕組みはこうです。太陽は熱い光子——光の粒子——を地球に向けて放射します。一方、地球は受け取った熱い光子一つにつき、十個の冷たい光子を放出します。これらはより少ないエネルギーしか持たないため、受け取るエネルギーと放出するエネルギーの量のバランスが取れます。
しかし、一つの熱い光子は、十個の冷たい光子よりもかなり少ないエントロピーしか持ちません。つまり、太陽は低エントロピーのすぐに使える源として機能し、地球はそれを使って、木が燃えることから水がダムを越えることまで、自身のプロセスに動力を供給できるのです。結果として、低エントロピーは高エントロピーへと変換されます。これはすべての生物に当てはまります。例えば、人体の化学反応は太陽の低エントロピーエネルギーに依存しています。一方、光合成によって植物はエネルギーを蓄え、動物や人間はそれを食べることでアクセスできるのです！
時間の経験は私たちの心が生み出すもの
本書では多くの領域をカバーしてきたので、締めくくりとして出発点——時間と私たち自身の関係——に立ち返りましょう。それは最大の謎であるがゆえに、終わる場所としてふさわしいものです。時間が世界の普遍的な特徴ではないことはわかっていますが、それでも時間の経過なしに人間の生活を想像するのは難しいでしょう。では、私たちの時間の認識はどこから来るのでしょう？
それは基本的に、世界に対する私たちの主観的な見方のすべてに関わっています。言い換えれば、それは私たちに人間としてのアイデンティティを与える核心部分なのです。それには三つの要素があります。一つ目は、私たちの視点です。世界を見る特定の方法への同一化、そして情報を処理し同化するための立ち位置です。二つ目に、私たちはその情報を、世界を理解しやすくするために、より小さな断片に分解する傾向があります。岩だらけの物質の塊を集めて「モンブラン」と名付ける方法を考えてみてください。
」より重要なのは、他の人間を構成するさまざまなプロセスを統合して、人間とは実際何なのかについてより良い考えを持つことです。そして、その知的な動きが私たちの世界観を形作り、他者との関わり方を決定します。つまり、私たちの自己概念は内省によって形成されるのではなく、相互作用によって形成されるのです。アイデンティティの三つ目の要素は記憶です。モンブランや他者の経験は、心の中にランダムに保存されるのではなく、実際には、私たちの過去の明確な章を示す、時系列に整理された索引カードにきちんとファイルされています。それによって、私たちは世界を歴史的な出来事の連鎖の産物として捉え、自分自身の人生を、過去と現在をつなぎ、予期を通して現在と未来をつなぐ物語の弧として捉えることができるのです。
そして、それが私たちの時間理解の源です。経験され主観的な情報や体験を体系的に保存すること。言い換えれば、時間は心の内部の働きに根ざしており、私たちを種としての人間たらしめているのです！ 本書の中心的なメッセージ：時間は——少なくとも私たちが日々想像しているような形では——存在しません。
まとめ
現代物理学が示すのは、時間は時計のように一定の速度で未来へ向かって着実に進むものではまったくないということです。 実際、その動きは、あなたがどこにいるか、どれだけ速く動いているかによって変わります。 光年という概念を方程式に取り入れれば、「現在」という概念が基本的に意味をなさないことがすぐにわかります。 しかし、だからといって、私たちの日常的な概念が、たとえ間違っていても、価値がないわけではありません。
実際、私たちを人間たらしめているのは、この日常的な時間感覚だという、かなり説得力のある議論が成り立ちます！ フィードバックはありますか？ ぜひあなたのご意見をお聞かせください！ 本書のタイトルを件名にして、[email protected]までメールでご連絡ください。
次に読むべき本：『すごい物理学講義』（カルロ・ロヴェッリ著） 現代物理学の驚くべき世界に夢中になりましたか？ アインシュタインの相対性理論や量子力学についてもっと知りたいですか？ それなら、カルロ・ロヴェッリのベストセラーで非常に読みやすい『すごい物理学講義』（2014年）で、宇宙の神秘と驚異のツアーを続けてみてはいかがでしょうか。
