過去へのタイムトラベルについて|1分動画とブログで解説

過去へのタイムトラベル 自然科学
「過去へタイムトラベルしたい、過去へのタイムトラベルってできるの? 親殺しのパラドックスはどうやって解消するの? 物理学って何だか難しいそうだな…

こういった疑問に物理学修士の筆者が答えます。

結論

過去へにタイムトラベルできるかどうかは現在わかっていません。しかし、物理学では「ワームホール理論」や「超ひも理論」など可能性を示唆する理論があります。詳細は本記事にて解説します。
未来へのタイムトラベルについて知りたい方は未来へのタイムトラベルを1分動画とブログで解説

本記事の内容

1.過去へタイムトラベルするには

過去へのタイムトラベル

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過去へタイムトラベルするには光速度を超える移動しなければなりません。数学的に言えば、下写真「時間の遅れの式」の「動いているモノの速度」に光速以上の値をを入れると、「動いているモノの時間」がマイナスになることがわかります。このように光速度を超えると理論上、時間が逆向きに進む、つまり過去へタイムトラベルできるのです。

特殊相対性理論

しかし、光速度を超えるには大きな問題があります。それは物体は光速度に到達すると質量が無限大になってそれ以上速く進めないのです。

2.光速度より速く進めない理由

光速度より速く進めない理由

光速度に到達すると質量が無限大になる理由は、アインシュタインの有名な式E=mc2で説明できます。Eはエネルギー、mは質量、cは光速度を表しています。物質の速度をどんどん速くしていくと、物質のエネルギーEも増えていきます。cは定数で変わらない値なので、エネルギーEが増えると質量mが増えます。そして光速度に到達するとエネルギーEは無限大になり、質量mも無限大になるのです
質量無限大の物体へどんなに力を加えても、それ以上速く進めません。なので、光速度より速く進めないのです。しかし、物理学ではこのジレンマを乗り越えて、過去にタイムトラベルできる理論があるのです。

3.ワームホール理論

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ワームホール理論

ワームホールとは存在が確認されていない、ドラえもんの「どこでもドア」のように一瞬で移動できる超空間の抜け道です。ワームホールを使うと下の写真のように行きたい星まで一瞬にして行けます。

過去へのタイムトラベルについて|1分動画とブログで解説

しかし、ただワームホールで移動しただけでは、タイムトラベルすることはできません。
タイムトラベルするにはワームホールを一方のワームホールを光速近くで行ったりきたりさせる必要があります。

過去へのタイムトラベルについて|1分動画とブログで解説

例えば、2200年にワームホールが完成しました。上写真のようにワームホールAとBと名付けると、①ワームホールBを光速近くで行ったり来たりさせます。月日はながれて2300年になりました。地球ではワームホール完成から100年経っていますが、ワームホールBの時計ではまだ50年しか経っていません。そして、②地球から出発したロケットがワームホールBに入ると、③ワームホールAに出てきて、地球に到着します。するとロケットが帰ってきた地球は2250年の地球であって、ロケットは50年過去にタイムトラベルできたことになります。これが物理学者キップ・ソーンが提唱したワームホール理論なのです。

ワームホールを作るには負のエネルギーを持ったエキゾチック物質が必要となります。しかし、エキゾチック物質はまだ発見も、作成方法も確立されていません。

4.宇宙ひも理論

宇宙ひも理論

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宇宙ひもの角度欠損

宇宙ひもとは超巨大な質量を持つひも状の天体です。存在はまだ確認されておらず、生まれてまもない宇宙で存在していたことが示唆されています。
この天体があると上の写真のように角度の欠損が起き、時空をショートカットできるのです。これを利用して、光速度以上で移動して、過去にタイムトラベルできるんじゃないかといういう理論が、物理学者リチャード・ゴットの宇宙ひも理論なのです。

宇宙ひもを使ったタイムトラベル

具体的にゴットが提唱した方法は、上の写真のような光速度並み動く2本の宇宙ひもでできた2箇所の角度欠損をロケットでショートカットして一周すると、出発地点には出発前の過去の自分が見えるという理論です。

勘の言い方ならお気づきかもしれませんが、ワームホール理論と宇宙ひも理論のどちらも、タイムマシン完成以前の世界には戻れません。現在の過去にタイムトラベルする物理学ではタイムマシン完成以前の世界に戻る理論がないのです。

5.親殺しのパラドックスについて

親殺しのパラドックス

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親殺しのパラドックスとは過去のタイムトラベルして、親を殺したら、本来いるはずのない自分が存在するという矛盾です。この矛盾を解消するために、量子力学の「多世界解釈」という理論があります他世界解釈とは可能性の数だけ世界が存在するという考え方です。なので、過去にタイムトラベルしたらそこはもう自分の元いた世界とは別の世界であり、そこで出会った親も元いた世界の親とは別の親になるので、殺してもタイムパラドックが起きないのです。ただし、これは実際に証明されたわけではなく、あくまで仮説の1つなのです。
その他に過去へのタイムトラベルを否定する理論として、有名な物理学者スティーブン・ホーキングが提唱した「時間順序保護仮説」というものがあります。これによると、例えばワームホール理論では、過去行くワームホールができたとしても量子揺らぎですぐにワームホールが潰れてしまうという理論です。

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