タイムトラベルはパラドックスなしに行えると数学的に証明
タイムトラベルはパラドックスなしに行えると数学的に証明 / Credit:Canva . ナゾロジー編集部
physics

数学的にはタイムトラベルはパラドックスなしに行える可能性 (2/2)

2022.12.22 00:00:00 Thursday

前ページタイムトラベルの基礎理論と自由意志の問題

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過去でなんでもできるがタイムパラドックスは起こらない

時空間連続体は任意の数の決定論的プロセス(運命)を内包できる
時空間連続体は任意の数の決定論的プロセス(運命)を内包できる / Credit:Canva

新たに行われた研究はタイムマシンの作り方を発表しているわけではありません。

代わりに、開始と終結が繋がっている閉じた世界線(時間的閉曲線)で自由意志にもとづいて行動した場合の、世界線に与える影響について数学的な解明を行っています。

アインシュタインの方程式によれば、閉じた世界線の存在はタイムトラベルの可能性へとつながります。

そのため閉じた世界線での人間の自由意志を数学的に解明できれば、タイムトラベルに付随する祖父殺しのパラドックスを理解することが可能です。

結果、閉じた世界線(時間的閉曲線)は非常に複雑なシステムを構築可能であり、タイムトラベルでも自由意志による選択が可能だと判明します。

(※より専門的には「時空間連続体は任意の数の決定論的プロセス(運命)を内包できる」となります)

ただし同時に、閉じた世界線やタイムトラベルがどんな選択をしても、世界の出力が固定されている限り、タイムパラドックスは起こらないことも明らかになりました。

例えば、もしある人間が過去に戻って新型コロナウイルスの最初の感染を阻止したとしても、新型コロナウイルスは別の感染者を通じて感染をはじめるため、結局は世界的なパンデミックは防げないことになります。

もし未来が変わってしまった場合、そもそもタイムトラベラーが過去へ行く動機自体が失われてしまいますが、ここではタイムトラベラーは過去に行って感染を阻止するという動機も失われないため、タイムパラドックスは回避され続けます。

研究者たちは「タイムトラベラーは過去で好きなことを自由に行えますが、常に調整の力が介入して、パラドックスが回避される」と結論しています。

数学的な話ではありますが、ドラえもんのエピソードなどを思い出すと、過去にタイムスリップして未来を変えようとした行動が逆に裏目に出て、変えたかった未来に繋がってしまう、なんて展開が描かれているので、人間が自由意志で行動しても未来が変わらないという状況はイメージしやすいかもしれません。

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数学的にはタイムトラベルはパラドックスなしに行える可能性 (2/2)のコメント

ゲスト

「未来は予測できないからこそ美しい、そうは思わないか?」

ゲスト

「世界の出力が固定されている限り」
出力を固定したらそりゃそうなるだろ

    ゲスト

    閉じた世界線の場合における話なのだから、一周すれば(全ての状態が)元に戻る、即ち「出力(=結果)が固定されている」という意味でそのように主張しているのではないかと思います。

     でもその事を逆に考えれば、自由意志の介在の仕方によっては「出力(=結果)は固定されなくなり、世界線が閉じなくなるため、タイムトラベルは不可能になる」場合もあり得るという事になり、それは即ち「閉じた世界線の中では許される自由意志には限界があり、完全な自由意志を持つ事は出来ない」という事を意味しますので、「祖父殺しのパラドックス」のようなタイムパラドックスが生じる種類の行為を伴うタイムトラベルは(少なくとも閉じた世界線では)行う事が出来ない、という可能性もあり得るような気がします。

のぐー

「閉じた世界線」って、100年前に戻るとかそういうのじゃなく、約138億年前の宇宙ビッグバンと、今後起きるかもしれないビッグクランチが繋がってるとかそういうのじゃないのか?図を見てそう思った。

    ゲスト

    違います。
    閉じた世界線では、その世界線の円周上を光が一周するのに要する時間くらいの長さしか歴史は存在しませんから、極わずかな時間しか戻れません。
    例えば、

    >大質量の円筒を高速回転させることで時空を歪ませ特定の未来を過去の世界線に繋げる「ティプラーの円筒」

    の場合で、尚且つ回転する円筒の質量が中性子星レベルである場合、閉じた世界線の周長は数十km程度ですから、その閉じた世界線の中で千分の一秒にも満たないわずかな時間が経過しただけで、世界線の中に存在しているものは最初の状態に戻る事になります。
     つまり、千分の一秒にも満たないわずかな時間しか戻れないわけです。

ゲスト

仮に実現できたとして、連続体なので一秒前に戻るだけでも点Pと点P’がグチャッと重なってしまわないだろうか
てかこれ、系の外から見た時の総合質量が多重化しないかな
下手すると経路ができた瞬間に無限に質量が増加し続けるようなレベルで

ブラックホールはどうなってるんだっけ?
あれは系内の時刻とは無関係に、原則的に外から見た時の質量保存則は成り立つ感じか
代わりにこうして円周状の特異点を作った程度では、何も変わらなそうに思う
なんかこう、60kgの物体を持ち上げられるなら自分を持ち上げられるはず的なものを感じる

    ゲスト

    ひょっとしてコメ主さんは、過去に存在していた質量に未来から来た質量が加わるというイメージをお持ちなのでしょうか?
     閉じた世界線はそのようなものではなく、世界線の中に存在している物質やエネルギーの状態が時間の経過とともに変化して行っても、世界線を一周すると最初の状態と全く同じ状態に戻るだけというものですので、質量は変わりません。

ゲスト

過去や未来って本当に存在しているの?
過去が変化して現在になっただけじゃないの?
現在が変化して未来になるだけじゃないの?

ゲスト

実際には複雑な数学的理論の裏付けがあるんだろうけど言ってることはラノベかノベルゲーレベルと変わらんな

ぽて

過去へのタイムトラベルでいつも疑問に思うのは、タイムトラベルしている本人にとって過去が未来になってしまう事
過去と現在の空間を繋げる事が出来ても、時間はどうなる?

    ゲスト

    空間だけが繋がっているのではありません。
     時空が繋がっているのであり、時空が繋がっているという事は、時間と空間の両方が繋がっている事を意味しています。
     当然の事ながら、タイムトラベルしている本人にとって過去が未来になります。というより過去と未来の区別は存在しなくなります。
     閉じた時空を一周すると最初の状態に戻りますから、記憶も含む脳の状態も戻るわけですので、「同じ事を繰り返している」という認識にはなりません。

ゲスト

自分が生まれている以上、過去に戻って祖父を殺そうとしても絶対に殺せないということ?
自由意志で動けるものの、何かしらの理由でかならず阻止されてしまうということなのかな。

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