時間は場所と速度によって、伸び縮みし、それぞれの物体が持っている時間も異なる。「ホーキングの再来」と評される物理学者が、物理学では「時間という概念そのものが存在しない」ということを解説しています。


■唯一無二の時間は存在しない
時間の流れは、山では速く、低地では遅い。時間は、所によっては遅く流れ、所によっては速く流れる。このような時間の減速をアインシュタインは100年も前に気づいた。

物体は、周囲の時間を減速させる。地球は巨大な質量を持つ物体なので、その周りの時間の速度は遅くなる。山より平地の方が減速の度合いが大きいのは、平地の方が地球の質量の中心に近いからだ。物が落ちるのは、この時間の減速のせいだ。惑星間空間では時間は一様に経過し、物も落ちない。物体が下に落ちるのは、下の方が地球による時間の減速の度合いが大きいからだ。

時間には、本物という時間がない。異なる時計が実際に指している2つの時間、互いに対して変化する2つの時間があるだけで、どちらが本物に近いわけでもない。空間の各点に、異なる時間が無数に存在する。物理学では、個別の現象を測定した時に個別の時計が示す時間のことを「固有時」と呼ぶ。各現象に固有時がある。

時間には決まった向きがある。時間は矢であって、2つの端が異なっている。この世界の基本方程式に時間が登場するのは、熱が絡んでいる時に限られる。熱は熱い物体から冷たい物体にしか移らず、決して逆は生じない。この一方通行で不可逆な熱過程を測る量をエントロピーと呼ぶ。これは外部との物質やエネルギーのやりとりがない過程、すなわち孤立系では、増えるか同じままであって絶対に減らない。

熱は分子のミクロレベルの振動である。熱いお茶は分子が活発に動いているお茶で、冷たいお茶は分子が少ししか動いていないお茶である。熱による運動には、トランプのシャッフルを繰り返すのと似たところがある。順序よく並んでいるカードも、シャッフルすると順序が崩れる。こうして熱は熱いところから冷たいところに移るのであって、その逆は決して起きない。エントロピーの増大は、どこにでもある無秩序の自然な増大以外の何物でもない。過去と未来の違いは、自然な秩序の喪失であり、その結果、状態は個性を失い、特別ではなくなる。

では、宇宙という名前の1組の巨大なトランプは、なぜ過去に秩序立っていたのか。どうして昔はエントロピーが低かったのか。こうした概念や見方は、自然を近似的、統計的に記述した時にはじめて生じうる。つまり、過去と未来の違いは結局のところ、このぼやけ（粗視化）と結びついてる。ミクロな状況を観察すると、過去と未来の違いは消えてしまう。過去と未来が違うのは、この世界を見ている私たち自身の視界が曖昧だからである。

著者 カルロ・ロヴェッリ

1956年生まれ。理論物理学者 イタリアやアメリカの大学勤務を経て、現在はフランスのエクス=マルセイユ大学の理論物理学研究室で、量子重力理論の研究チームを率いる。 「ループ量子重力理論」の提唱者の一人。『すごい物理学講義』で「メルク・セローノ文学賞」「ガリレオ文学賞」を受賞。 『世の中ががらりと変わって見える物理の本』は世界で100万部超を売り上げ、大反響を呼んだ。