質問: そもそも「時間」とは何なのでしょうか? 「時間」に関する素朴すぎる疑問に答えていただけると幸甚です。 1.時間と空間は表裏一体のものですか? たとえば、電磁波における電場と磁場のように。 2.時間にエネルギーはありますか? 3.時間は波動のようなものですか? 波動やエネルギー、原子、素粒子といったもので説明できないものなのでしょうか。 4.現在・過去・未来は同時に存在していますか? 現在からみて、1年前、1年後の世界というのは別空間、別次元等に存在しているものなのか。 5.時間は現在から未来へ進みますが、それを進ませる推進力は何でしょうか? エントロピーの法則と関係がありますか。 6.時間はどうして止まらないのか? 相対性理論によれば、時間は伸び縮みしますが、 光速ロケットに乗っている本人の時間は変わらないですよね。 本人時間で1年経てば、一年歳を取るというふうに。 ずっと動いているわけで、止まるということはないのでしょうか? よろしくお願いします。
回答: 時間論は高名な哲学者なども考え抜いてきた問題ですが、相対論が一定の答えを出していると主張します。その視点からの私の主張です。 1.時間と空間は表裏一体のものですか? -->yes 理由 相対論では時空を四元ベクトルで扱います。理論物理で扱うベクトル量は成分が同じものでなければなりません。 ただし特殊相対性理論では、空間は実数ですが時間は純虚数になります。ですから三次元空間を自由に動き回れても時間には、その意味では移れません。lerentz 変換で空間と時間が変換されるときに混ざり合うだけです。 2.時間にエネルギーはありますか? --> no 理由 特殊相対論では光速度 c は無次元の 1 となるべきです。そうなると距離と時間は同じ物理量となります。(だからこそ si 単位系では時間は定義量になりました)。c==無次元の 1 の世界では質量とエネルギーが同じになります。でも時間・空間自体はエネルギーとはみなされません。einstein が夢見たように、将来全てが幾何学で説明されるかもしれませんが、そのときの空間は三次空間や四次元時空を超えた何かになると思います。 特殊相対論では、粒子の速度は全て 1 です。いわゆる静止粒子は時間軸方向に光速度で動いています。一方で宇宙の端は光速度で空間方向に動いており、時間軸方向の成分は 0 です。静止している質量 m の粒子は m c の運動量を持っていると解釈できます。 4.現在・過去・未来は同時に存在していますか? 5.時間は現在から未来へ進みますが、それを進ませる推進力は何でしょうか? 6.時間はどうして止まらないのか? 以下は私の解釈であり、物理学者の共通意見ではありません。でも全くの「とんでも」でもないとも認めてもらえるでしょう。そして上の 4,5,6 への回答にもなると思います。 hawking は「big bang 以前は虚時間だった」と言っていますが、わたしは逆で big bang 以前は時間も実数で空間と行き来もできたが、big bang 以降に時間は純虚数に変わったと思っています。相対論での mikowsky 記述に限らず、時間を純虚数で表したほうが整合性が取れることが、物理に多く存在します。時間に関する項を自乗するとマイナスになる性質が多く見られます。波動方程式 (∂2x-∂2y+∂z+∂2y-∂2t)ψ == 0 がマイナスが時間項になっているのは偶然ではなく必然です。 時間が純虚数に転化し、それにと伴って三次元空間+時間が光速度で広がり始めたのが big bang だと思っています。宇宙の膨張と同時に、そこで作られた素粒子は時空を未来に向かって転がりだしたと思っています。実際に dirack 方程式を解いて、その位相変化を可視化してみると、電子が時空を転がっているとみなせるような位相の変化が見られます。