時間のループ過去に手紙を送れるか?
閉じた時間的曲線は一般相対性理論では許されるが、物理が禁じているかもしれない。宇宙紀元のエンディング「時間のループ」の背景にある、実際の科学。
過去に手紙を送ることは、物理的に可能なのだろうか。理論上、閉じた時間的曲線は一般相対性理論の方程式の解だ（Morris、Thorne、Yurtsever、1988年）。1991年、デイヴィッド・ドイッチュは、その量子版なら有名な「祖父のパラドックス」を避けられることを示した。しかし、実際にタイムマシンを作り、宇宙が始まる前にメッセージを送ることは、純然たるフィクションであり、スティーヴン・ホーキングの時間順序保護仮説は、物理がそれを阻むと言っている。
このページでは、まずゲームでエンディング「タイムループ」を解放する方法を説明する。次に背景にある本物の科学を取り上げる。閉じた時間的曲線とは何か、ドイッチュの自己無矛盾条件がなぜパラドックスを避けるのか、どんな種類のタイムトラベルなら実際に許されるのか。最後に、関連する本物の研究と、それぞれがこのエンディングとどうつながるかを挙げる。
解放方法
- ヒント：時空の星座の果てに、過去に宛てた手紙がある。
- 条件：「始まりへのメッセージ」を解放し、宇宙の終わりを見届ける。
- 報酬：観測者日誌の第1章の末尾に、署名の一行が永久に加わる。
このエンディングは時空のカテゴリーに属する。ノード「始まりへのメッセージ」は、この宇宙の最初の1秒より前へメッセージを送る。ドイッチュの自己無矛盾条件のもとでは、それはすでに受け取られたメッセージでしかありえない。
本物の科学：ループとパラドックス
閉じた時間的曲線は、一般相対性理論の方程式が許す解だ。これは真剣な理論的結果であり、SFの空想ではない。
問題はパラドックスで、いちばん有名なのが祖父のパラドックスだ。ドイッチュは、ループの量子版ならそれを避けられることを示した。彼の自己無矛盾条件は、ループの中で起きることがすべて矛盾しないことを求めるので、過去に送られたメッセージは、すでに受け取られたものでしかありえない。ゲームの「始まりへのメッセージ」は、この条件に従っている。
実際に許されているタイムトラベル
H・G・ウェルズの『タイムマシン』（1895年）は、最もよく知られたタイムトラベル小説だ。科学的な背景はこうだ。特殊相対性理論は未来への旅（時間の遅れ）を実際に許すが、過去へ戻る実用的な方法は、これまで見つかっていない。進むのは、本物の物理が許している。戻るのが問題なのだ。
ロバート・ハインラインの「わが子たちよ」（原題「—All You Zombies—」、1959年）は、ブートストラップ・パラドックスの最もよく知られた文学の例だ。時間工作員がさまざまな年代を行き来して新しい人を勧誘し、最後に、物語のなかの全員が同一人物だったと分かる。物理では、ドイッチュの自己無矛盾条件が、こうしたループを許す。
ゲーム設定であり、現実ではない
次のことはフィクションだ。実際にタイムマシンを作り、宇宙が始まる前にメッセージを送ること。ホーキングの時間順序保護仮説は、物理がそれを阻むと言う。ゲームでは、「始まりへのメッセージ」のノードがプレイヤーに一つ問いかける。あなたは、最初に聞いた最初の一文を覚えているか。
関連する本物の研究
以下の研究は、時空、相対性、宇宙の運命に関するもの。このテーマに関連する本物の科学であり、タイムループのエンディングの直接の証拠ではなく、それが触れる物理の背景にすぎない。
- マクスウェルは電気と磁気を統一し、電磁波の速さが光速に等しいことを計算した。光は電磁波だ（Maxwell、Philosophical Transactions of the Royal Society、1865年）。
- 時間と空間は絶対的ではない。特許局の事務員が、1年に物理学を変える4本の論文を発表した（Einstein、Annalen der Physik、1905年）。
- 一般相対性理論は、前方の空間を縮め後方を伸ばす「ワープ・バブル」を許すが、現実には存在しないかもしれない負のエネルギーが必要だ（Alcubierre、Classical and Quantum Gravity、1994年）。
- 量子効果によってブラックホールはエネルギーをゆっくり放射する。ブラックホールは永遠ではなく、いずれ蒸発する（Hawking、Nature、1974年）。
- 13億年前に2つのブラックホールが合体し、人類はついに時空のさざ波を聞いて、アインシュタインの100年前の予言を確かめた（Abbott ら、LIGO と Virgo、Physical Review Letters、2016年）。
- 数兆年後、さらにその先の宇宙の運命：星は燃え尽き、陽子は崩壊するかもしれず、ブラックホールは最後に蒸発する（Adams と Laughlin、Reviews of Modern Physics、1997年）。この最後の項目が関係するのは、エンディングの解放に宇宙の終わりを見届けることが必要だからだ。
実際の根拠
閉じた時間的曲線は、一般相対性理論の方程式が許す解だ（モリス、ソーン、ユルトセヴァー 1988）。ドイチュは1991年に、量子版は祖父のパラドックスを避けることを示した。
始まりへのメッセージ：この宇宙の最初の1秒より前へメッセージを送る。ドイチュの自己無矛盾条件によれば、それはすでに受け取られたメッセージでしかありえない。
「――すべての ZOMBIE たちよ――」(ロバート・A・ハインライン、1959年)の科学:ブートストラップ・パラドックスの最も有名な文学的実例。物理学では、ドイッチュの自己無矛盾条件がこうした閉じたループの存在を許す。
『タイム・マシン』(H・G・ウェルズ、1895年)の科学:特殊相対性理論は「未来への旅」(時間の遅れ)を許す。過去へ戻る方法は、今も実現可能な案がない。
関連する研究
これらの研究はこのトピックに関連しますが、このページの直接の証拠ではありません。
重力波：13億年前に二つのブラックホールが合体し、時空のさざ波がついに人類に聞こえた。1世紀前のアインシュタインの予言が裏づけられた。
出典：Abbott et al. (LIGO & Virgo), Physical Review Letters 2016, "Observation of gravitational waves from a binary black hole merger"
電磁場理論：マクスウェルは電気と磁気を統一し、電磁波の速度が光速に等しいと計算した。光は電磁波なのだ。
出典：Maxwell, Philosophical Transactions of the Royal Society 1865, "A dynamical theory of the electromagnetic field"
特殊相対性理論：時間と空間は絶対ではない。特許局の下級職員が、1年のうちに物理学を変える4本の論文を発表した。
出典：Einstein, Annalen der Physik 1905, "Zur Elektrodynamik bewegter Körper"
ブラックホールの蒸発：量子効果によって、ブラックホールはゆっくりエネルギーを放射する。ブラックホールは永遠ではなく、いずれ蒸発する。
出典：Hawking, Nature 1974, "Black hole explosions?"
ワープ航法：一般相対性理論は、前方の空間を縮め後方を引き伸ばす「ワープバブル」を許すが、現実には存在しないかもしれない負のエネルギーが必要になる。
出典：Alcubierre, Classical and Quantum Gravity 1994, "The warp drive: hyper-fast travel within general relativity"
宇宙の最終章：何兆年、さらにその先にわたる宇宙の運命を導いた。星は消え、陽子はおそらく崩壊し、ブラックホールはついに蒸発する。
出典：Adams & Laughlin, Reviews of Modern Physics 1997, "A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects"
ゲーム設定（創作）
- 本当にタイムマシンを作ることも、宇宙が始まる前にメッセージを送ることも、フィクション。
- ホーキングの時間順序保護仮説は、物理がそれを妨げると主張する。
- ノード「始まりへのメッセージ」:一番最初に聞いた最初の一文を、覚えている?
- 小説「――すべての ZOMBIE たちよ――」のあらすじ:時間工作員が時代をまたいで新しい人材を勧誘し、最後に、物語に出てくる全員が同じ人物だと気づく。
- 小説『タイム・マシン』のあらすじ:発明家が自作の機械で80万年後、さらにその先まで旅をする。人類は、地上に住むひ弱なエロイ族と、地下に住むモーロック族に分かれていた。