時間について分かっていることは何ですか？

質問

時間について分かっていることは何ですか？

タイムマシンの案を完成させるために時間の知識が必要なようなので、誰か教えてください。

たとえば、時間軸の考えは心理学だと思いますので、物理的な事を知りたいです。

よろしくお願いいたします。

回答No.6

noname#221368 · ベストアンサー

#5です。

＞物理的尺度だけで時間は定義しきれるのでしょうか？

　あなたも暗に仰っているように、心理的時間も確かにありますから、物理的尺度だけで時間は定義できません。でもあなたの扱いたい時間は、何らかの意味で物理的に操作可能な時間と思えます。

　という訳で、

＞観測しうる物だけで、物理世界もすべて解決できるのでしょうか？

　「観測しうる物だけ全て」＝「物理世界」と信じて行為するのが、物理学の一つの定義と思います。例えばアインシュタインは、観測可能量とは何か？という事を、かなり突っ込んで考えて、電磁波の伝達媒体として想定されていたエーテルは観測可能でないので、「要らない」と言いました。

　でもですね。「観測しうる物」の限界は流動的なんですよ。現在、量子という摩訶不思議なものが存在し、量子が物や人間を形作る事が、実験結果により認められています。

　ここでボーアの裁定に関して予防線を張っておくと、「量子が存在する」とは一般的で曖昧な物言いであって、物理的に厳密に定義された実在がある、と言ってるわけではありません。ただ、観測可能などんな物質であっても（人間も）量子の性質を全て満たす、と言ってるだけです。

　その前提で、量子がどれくらい摩訶不思議かというと、トンネル効果ってのがあります。これは古典論的には絶対に越えられないはずの位置エネルギーの壁の向こうに、何故か電子が現れる事もあるという話です。

　100mの高さから落下したジェットコースターが、ふと気づいたら200mの高さにジャンプ（ワープ）してたみたいな、日常的には絶対考えられない話ですが、この量子効果を利用したトンネルダイオードで江崎レオナさん（今でも、筑波大学の学長と思う）はノーベル賞を取ったので、現実に観測された物理効果です。ただし、このような事は、電子のような極微の世界では良く起きますが、ジェットコースターのような巨視的物体においては、起きる確率が絶対に0だと言えるくらい、めったに起きません。なので有史以来、誰もそんな経験はしてません。

　・そして量子効果の原因は、今もって誰も知りません。

　言いたいのは、この量子効果の話を、ニュートン力学全盛だった17世紀や18世紀に持ち込んだら、どうなっただろう？という事です。

　・恐らく、オカルト理論とみなされたと思います。

　当時、量子効果を観測できるような精密技術はなかったからです。それを言うなら、相対性理論だってそうです。当時、原子時計はなかったので、時間の遅れなどは検証できません。

　それらを中世に持ち込んだら、どうでしょう？。

　・恐らく、魔法理論とみなされたと思います。

　トンネル効果は、「位置ー運動量の不確定性関係」に基づいています。さらに「時間ーエネルギーの不確定性関係」もあり、これによりタイムワープも可能では？と、本気で考えてる人達もいます。

　言いたいのは、「観測しうる物」の限界は、時代によって変わるのだという事です。だから、

　　・物理的尺度だけで時間は定義しきれるのか？

も、

　　・「観測しうる物だけ全て」＝「物理世界」

も、どちらも同等に妥当だと、自分には思えます。

お礼

私みたいな人間の質問に親切に答えて頂き、

ありがとうございました。

でもタイムマシンの可能性を私は信じています。

これからもっと勉強して頑張ります。

他の皆様も、

大変ありがとうございました。

回答No.5

noname#221368

#3です。

＞この空間への勉強にいい学問はありますか？

　正統的なところでは、やはり特殊相対性理論と一般相対性理論になると思います。

　特殊相対性理論は、時空間の理論です。#4さんの、

＞座標軸として使われる場合は、時間は光の進む距離によって定義されます。光の速さが基準となりますので、観測者によって時間の進む速さは変わってきます。

は、特殊相対性理論の簡潔な説明です。つまり特殊相対性理論は、時間－空間の「定義」を考えるところで、たぶんあなたは不満だと思いますが、基本的な実情はこの通りです。

　観測者によって光速度が変わらない事を「光速度不変の原理」と言って、物理的な観測事実です。これと、慣性系の観測者に関わらず物理法則は不変である事を謳った「相対性原理」によって、「観測者によって時間の進む速さは変わって来る（実は空間も）」事が導かれ、実験的に検証されています。

　なので、「この時間への考え方は人間を基準にして」いません。2つの物理的不変原理（仮定）に基づいた、物理基準の考えです。

　一般相対性理論は、特殊相対性理論の拡張であり、時空間の理論ですが、重力と言う力の（場の）理論でもあり、力学理論と同等な内容ですらあります。ここでも、なぜ質量が時空間を張るのか？、については応えてくれません。どのように張るのか、について応えてくれます。一般相対性理論の数学は難しいです。ここでの基本原理は、慣性質量＝重力質量という「等価原理」と呼ばれる仮定です。

　特殊も一般も量子効果は考慮してません。そこで量子重力はどうかというと、ほとんど試論の段階で、標準理論はありません。代表的なのは、

　(1)超対称性を採用した超弦理論．
　(2)ループ重力理論．
　(3)ペンローズのツイスター理論

と思いますが、一般相対性理論に輪をかけて難しいです。

　#4さんの、

＞向きを持った流れとしての時間です。時間の流れに向きを与えているのは、多くの物体が取り得る状態の変化、すなわちエントロピーの増大によるものです。

についてですが、これは#2さんの簡潔な要約だと思います（#2さんは、「違う！」と言うかも知れませんが・・・）。時間の駆動力は何か？、という話です。

　個人的印象では、「他に物理的根拠が見つからない」ので、エントロピーの増大で時間の向きを「定義した」と思えます。「多くの物体が取り得る状態の変化」を考慮するには、結局は物体の運動を考えざる得ないので、時間軸としての時間と本質的には同じか？、という印象を持ってます。

お礼

ありがとうございます。

補足

回答ありがとうございます。

今気付いたのですが

物理的尺度だけで時間は定義しきれるのでしょうか？

観測しうる物だけで、物理世界もすべて解決できるのでしょうか？

回答No.4

shiara

時間とは、物体の運動に基づく変化のことですが、時間のとらえ方には2つの側面があります。1つは座標軸としての時間です。座標軸として使われる場合は、時間は光の進む距離によって定義されます。光の速さが基準となりますので、観測者によって時間の進む速さは変わってきます。また、光は静止することはないので、時間も絶えず流れていくことになります。もう1つの側面は、向きを持った流れとしての時間です。時間の流れに向きを与えているのは、多くの物体が取り得る状態の変化、すなわちエントロピーの増大によるものです。

お礼

簡潔な答え、ありがとうございます。

補足

回答ありがとうございます

ですが、この時間への考え方は人間を基準にしているように思います。

間違いならすみません。

回答No.3

noname#221368

#2さんの仰る事は、哲学や心理学のように聞こえるかも知れませんが、現在の物理学の正統的な時間解釈の一つです。ここでは別の見方を採用します。

　時間の前に空間を考えてみて下さい。空間について物理的にどこまでわかっているのか？。空間は時間より、ずっとわっかている気がします。だって空間は常に見えていますから（ちょっと語弊がありますが・・・）。

　空間は最初、純粋な数学的パラメータでした。物の位置を指定するには、3つの数値（縦横高さ）が必要だからです。なので3次元空間という言い方も生まれます。ところが物体の運動を考えると、それだけでは済みません。ある瞬間に場所xで速度vを持っていた物体を追跡したら、後でその場所xに戻って来て、速度uを持っていたなんて事は良くあります。つまり物体の運動を考えると、「縦横高さ」の空間だけでは駄目だという事です。この違いを区別するパラメータが時間であろうとなります。この時間も明らかに、数学的パラメータです。

　数学的パラメータではありますが、この時間を「空間のような拡がり」と考えて、4次元空間を定義する事は、数学的には矛盾なく行えます。

　以上の考えは、ニュートンの絶対空間と絶対時間の考えと、実質的にはニアニアです。マッドサイエンティスト、ニュートンさんのお叱りの言葉を覚悟で言えば、時空間とは、運動を記述するグラフの単なる目盛という訳です。

　ところが相対性理論が出ました。相対性理論によれば、重力が時空間を、いわば「張る」らしいのです。ここで時間と空間に、物質的実体が伴うような感覚が生じます。重力の起源は、明らかに物体の質量だからです。という事は、「時空間とは物質の質量なのか？」とでも言いたくなります。

　　・いえ。これは余りに早計です。

　たとえ「時空間は物質の質量」だったとしても、それなら「物質とは何か？」「質量とは何か？」が次の問いとして現れます。現在の状況においては、時間も空間も物質と無関係ではない「何か」であると認めるのが妥当と思います。言葉を変えれば、物理的には本質的に何らわかっていません。これが実情だと思います。だから言います。

　　・時間の前に、空間がどこまでわかっているのか、が先だと。

　でも「時間と空間には、物質的実体は絶対に伴わない」と自分は言いません。わかってないし、ちょっとは夢を見たいので。

　自分の限界を露呈して言うと、物質的実体があるなら日常経験から言って、操作可能に思えるじゃないですか^^。

お礼

すみません。

ある程度理解できました。

確かに時間は言葉としては曖昧なような気がします。

空間について勉強します。

補足

この空間への勉強にいい学問はありますか？

回答No.2

雪中庵（@psytex）

「時間」を扱う場合、それが現象的不可逆性を伴う複数の原理的
要因の総称であり、１つのものではない事を理解すべきだ（つまり
タイムマシンは不可能）。
物理的に「時間逆行」といえば、「AがBとCの粒子に分裂する」と
いう反応が、「BとCの粒子が融合してAになる」ことを意味する。
それは、我々が「時間軸逆行」という場合の「コップに落とした
赤インクが拡散してピンクになる」というものとは、全く異なる。
後者は、物事はランダムな方向に進むという「エントロピー増大」
に関るもので、原理要素の集合の上になる統計力学的にしか
表れないものだ。
（コップの中の赤インクは混ざるが、箱の中の赤と白の３個ずつ
のボールが「常に混ざる」かといえば、左右に分かれる事もある）

「時間とは何か」と問う者自体、その『時間』とはどの事かが分か
らずに、「何だか分からないものがどのようなものか分からない」
という、正しく答えるのには長い道筋が必要な問いなのだ。
たとえば「無の潜在としての認識可能性の“断面”の移動＝自我
仮説に対する相補的な時空仮説の発生」と端的に言ったところで
よく分からず、たとえば；

１．時間の不可逆性は、一般に「エントロピー増大」とされるが、
本質にまで通ずる不可逆現象としては、宇宙の膨張＝不確定性
(h)で相殺すべき空間の増大＝不確定性の収束＝物体の収縮。
各時点で、原理的レベルで異なる定数によって成る＝異なる
認識可能性を一つの軸（自我同一性）にするところに、時間性は
依拠しているのだ。

２．全ての環境認識は、認識体の感受表面における量子相互
作用である（光だけでなく、音や触覚のような運動量の交換、
味覚や嗅覚のような化合反応も量子相互作用であり、その
“向こう”にある予測の違いに過ぎない）。
そこにおける、光や音のような情報性（先行感覚）に対して、
触覚や味覚のような実体的感覚の蓄積を相関させる、即ち経験
（時間的記憶）による予測（空間的広がり）として時空は生じている。

３．存在の実態において、現象表面的には静止していても細胞
レベルでは新陳代謝し、分子は振動し、原子レベルでは回転し、
という具合に、現象階層性を遡るほどに、より高速で運動しており、
スーパーストリングやM理論といった“究極の理論”においては、
量子相互作用＝光速に至っている。
光速で運動する物体は時間が経過しない点からいえば、宇宙の
発生は階層現象表面性に付随して派生するものであり、原理的
には宇宙の果てのビッグバンの壁と“瞬間相互作用”でつながって
いる＝現象表面的時空仮説に対する“光の風（量子相互作用）”
＝認識可能性における無の射影として、存在性は発生している。

４．無の無限性（確率的存在を無限に詰め込むと、存在確率の山
が平坦になって無と等価）の潜在としての認識可能性の仮説的
移動の相殺としての量子相互作用＝光速に対して、その時空
仮説における階層現象表面的に生じる非光速性の、超光速
（エネルギーが虚数になる＝相互作用(自乗)においてマイナス
＝時間軸逆行と等価）領域を過去とし、光速下を未来として、
「自己（現在＝光速）からの過去（超光速）と未来（光速下）の
対発生」という構造が成り立つ。

５．その過去（経験）による未来（予測）による仮想的現在において
存在性が生じる時、その超光速（光速下と超光速領域を分ける
認識体はブラックホールと相同）における時空軸の転換において、
仮想的延長において直交基底をなす時間軸（過去の経験）と空間
軸（未来の予想としての空間的広がり）は同一軸であり、即ち、
存在性の本質をなす不確定性原理における二対の相補性、
「位置(S)と運動量(位置の時間的変化St)」「時点(T)と質量(時間的
相対運動Ts)」は、本質において同一軸であって「相補的」ではなく、
仮想的現在への延長において生じているという事だ。

６．これらにより、相対性理論のミンコフスキー空間（四次元時空）
の方程式を見ると、時間が虚数軸になっており、時間軸と空間軸
の等距離点に相殺された「０界面＝ライトコーン（量子相互作用＝
光の描く面）」が生じることも納得できる。
時間軸は、自我仮説性が持ち込んだ“余分な軸”であり、そこに
階層現象表面（仮象）的に生じる非光速性よって対発生した時空
仮説に対して、それを相殺する、相対性理論における光速限界や
量子力学における相補的不確定性は、無の射影なのだ（原理的
に無であるとは分からないことが有）。

こうした中に、自己の問う物を特定できるならば、その「時間とは
何か」という問いの答えは、既に得られていると言える。

お礼

丁寧にありがとうございます。

補足

すみません。用語がたくさん出てきたので調べます。

ちなみに何の学問でしょうか？

相対性理論はまだ勉強中で何も分かっていません。

回答No.1

Mokuzo100nenn

私たちの宇宙では最高速度（＝光速）が固定であることが分かりました。

それ以前は、速度 =　距離/時間　と定義されていましたが、今や、速度は絶対的上限が存在し、自由な値を取れないわけですから、この式は一般的には成り立ちませんね。

そこで、時間 = 距離/光速　と再定義するとどうでしょうか。

距離と光速という不変の値をつかって、時間を定義することができました。

これが時間について判っていることです。

お礼

分かりやすく、ありがとうございます。