先端理論物理学とたとえ話し 第6話　ブロック宇宙論:過去と未来は

先端理論物理学とたとえ話し 第6話
ブロック宇宙論:過去と未来は、もう決まっているのか

そもそも「ブロック宇宙論」とは

本題に入る前に、少しだけ前提をそろえておきます。

私たちは普段、時間を「流れるもの」として感じています。過去はもう過ぎ去って存在せず、未来はまだ存在しておらず、「今この瞬間」だけが特別に実在している、という感覚です。

ところが、アインシュタインの相対性理論を突き詰めて考えると、これとは違う時間の見方が出てきます。過去も、現在も、未来も、実は等しく「すでに存在している」のであって、時間が流れているように感じるのは、私たちの意識の側の性質にすぎないのではないか、という考え方です。これを「ブロック宇宙論(エターナリズム)」と呼びます。この立場では、「今」だけが特別なのではなく、すべての時刻が同じ資格で実在している、4次元の一つの「かたまり(ブロック)」として宇宙をとらえます。

今日のテーマ

なぜこんな奇妙な考え方が出てくるのでしょうか。鍵になるのは、相対性理論が教える「同時」という概念の相対性です。

特殊相対性理論によれば、「今、同時に起きていること」は、観測者がどんな速度で動いているかによって変わってしまいます。ある人にとって「同時」に見える2つの出来事が、別の速度で動いている人から見ると、片方が先、もう片方が後になることがある。つまり「今」という特別な瞬間は、宇宙全体で共有された、絶対的なものではないのです。

もし「今」が観測者ごとに違うのなら、「今だけが実在していて、過去と未来は実在していない」という考え方自体が成り立ちにくくなります。むしろ、過去・現在・未来のすべてが、最初から等しく存在している4次元の構造の中で、私たちがたまたま「今」と呼ぶ断面を意識しているだけだ、と考えた方が、理論と矛盾しなくなります。

たとえ話:巻物に描かれた一本道

こんな状況を想像してみてください。

長い巻物に、1本の道が端から端まで描かれています。道には、旅人が出発した町、途中で通った村、まだ着いていない目的地の街まで、すべての場所がすでに絵として描き込まれています。

旅人は道を1歩ずつ歩いていて、自分にとっては「今いる場所」だけが現実で、まだ着いていない先の街は「まだ存在していない」ように感じます。しかし、巻物を広げて外から眺めている人には、旅人がまだ着いていない街も、すでに通り過ぎた村も、同じ1枚の紙の上に、同じようにはっきりと描かれています。巻物の外から見れば、「まだ来ていない」も「もう過ぎ去った」も関係なく、道全体がまるごと、最初から存在しているのです。

ブロック宇宙論が言っているのは、これに近いことです。私たちは旅人のように、時間という道を1歩ずつ「今」として体験していますが、宇宙を外側から(あるいは4次元的に)見れば、過去も未来も、巻物に描かれた道のように、最初からすべて等しく存在している。「今」が特別に感じられるのは、旅人が今立っている場所だけをその都度意識しているからにすぎない、というわけです。

たとえ話が崩れるところ

このたとえ話にも限界があります。巻物の場合、道は誰かが事前に「描いた」ものであり、旅人が歩く前から、その内容はあらかじめ決められています。この比喩をそのまま受け取ると、「未来はすでに誰かによって決められている」という運命論のような話に聞こえてしまいますが、ブロック宇宙論が主張しているのは、必ずしもそういうことではありません。あくまで「過去・現在・未来が等しい資格で実在している」という存在のあり方についての話であって、「これから起きることが、あらかじめ誰かの意図によって固定されている」という意味での運命論とは、論点が異なります。

また、ブロック宇宙論は相対性理論とはよく整合する一方で、量子力学における「観測するまで状態が決まらない」という性質(前回までの回で扱った重ね合わせ)とどう両立するのかは、物理学者の間でも意見が分かれる、決着のついていない問題です。時間がすべて決まっているように見える相対論的な描像と、観測の瞬間まで何も決まっていないように見える量子論的な描像を、どう1つの理論にまとめるかは、現在も活発に議論が続いています。

まとめ

- ブロック宇宙論とは、過去・現在・未来のすべてが等しく実在しているとする時間の考え方で、相対性理論における「同時」の相対性から導かれる
- 巻物に描かれた道のたとえは、「外から見れば時間全体がすでに存在している」感覚をつかむには役立つが、「未来があらかじめ決められている」という運命論とは異なる、存在のあり方についての話である点に注意が必要
- 量子力学の「観測するまで決まらない」という性質とどう両立するかは、まだ決着のついていない問題として残っている