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時間的パラドックス、時間パラドックス、またはタイムトラベルパラドックスは、時間旅行や未来の予知の考えに関連するパラドックス、見かけ上の矛盾、または論理的矛盾です。未来への時間旅行の概念は、相対論的な時間の遅れを介した現在の物理学の理解に準拠していますが、時間的パラドックスは、過去への仮想的な時間旅行を含む状況から生じ、その不可能性を証明するためによく使用されます。
種類
時間的パラドックスは、ブートストラップ パラドックス、一貫性パラドックス、ニューカムのパラドックスの 3 つの大きなグループに分類されます。[1]ブートストラップ パラドックスは、未来の出来事が過去に影響を与え、自らを引き起こす、つまり「ブートストラップ」を許すことによって因果関係に違反します。これは、「自分のブーツストラップで自分自身を引き上げる」という慣用句に由来しています。[2] [3]一方、一貫性パラドックスは、未来の出来事が過去に影響を与えて明らかな矛盾を引き起こすもので、祖父のパラドックスに代表されます。祖父のパラドックスでは、ある人が過去に行って先祖の 1 人の妊娠を阻止し、その結果、その先祖の子孫全員が消滅します。[4] ニューカムのパラドックスは、自由意志と未来の出来事の予知の両方の仮定から生じる明らかな矛盾から生じます。これらすべては、個別に「因果ループ」と呼ばれることがあります。 「タイムループ」という用語は因果ループと呼ばれることもありますが[2]、似ているように見えても因果ループは変化せず自己発生するのに対し、タイムループは常にリセットされます[5] 。
ブートストラップパラドックス
ブートストラップパラドックスは、情報ループ、情報パラドックス、[6]存在論的パラドックス、[ 7]または「予定論的パラドックス」とも呼ばれ、行動、情報、物体、人物などのイベントが、逆因果律またはタイムトラベルの結果として、最終的にそれ自体を引き起こすときに発生するタイムトラベルのパラドックスです。[8] [9] [10] [11]
逆行タイムトラベルは、その歴史が「どこからともなくやってきた」ように見える情報、人、または物体を許容する。[8]そのような因果的にループするイベントは時空に存在するが、その起源は特定できない。[8] [9]このように「自己存在」する物体または情報の概念は、しばしば逆説的であると見なされる。[9] [6] [12]男性が自分の母親と父親である顕著な例は、ロバート・A・ハインラインによる1958年のSF短編小説「 —みんなゾンビ—」の主題であり、2014年の映画「プリデスティネーション」で非常に忠実に脚色された。エヴェレットは、起源のない物体を含む例として、映画「どこかで」を挙げている。老女が劇作家に時計を渡し、その劇作家は後に過去へ旅して若い頃の同じ女性に会い、後に彼女から渡されるのと同じ時計を彼女に渡す。[6]「どこからともなくやって来た」情報の例としては、映画『スタートレック4：故郷への長い道』が挙げられる。この映画では、23世紀のエンジニアが過去へ旅立ち、透明なアルミニウムの製法を、それを発明したとされる20世紀のエンジニアに伝える。
運命のパラドックス
スミーンクは「予定説のパラドックス」という用語を、タイムトラベラーが過去に戻って過去の出来事を防ごうとする状況を指すために使用している。[7]
祖父のパラドックス
一貫性のパラドックスまたは祖父のパラドックスは、過去が何らかの方法で変更され、矛盾が生じたときに発生します。一般的な例としては、過去に移動し、祖先の概念に介入して（事前に親を死なせるなど）、自分自身の概念に影響を与えることが挙げられます。タイムトラベラーが生まれていなかったら、そもそもそのような行為を行うことは不可能でした。したがって、祖先は生き続けて、タイムトラベラーの次の世代の祖先を妊娠し、最終的にはタイムトラベラーを妊娠します。したがって、これには予測される結果はありません。[8]一貫性のパラドックスは、過去を変更することが可能な場合はいつでも発生します。[9]考えられる解決策は、タイムトラベラーは起こったことはすべてできるが、起こらなかったことは何もできないというものです。起こらなかったことをすると矛盾が生じます。[8]これはノビコフの自己一貫性原理と呼ばれています。
バリエーション
祖父のパラドックスは、過去へのあらゆる変化を包含し、[13]過去の自分を殺すことを含む多くのバリエーションで提示されている。[14] [15]「遡及自殺のパラドックス」と「祖父のパラドックス」は、1920年代のアメイジングストーリーズに書かれた手紙に登場した。 [16]祖父のパラドックスの別のバリエーションは、「ヒトラーのパラドックス」または「ヒトラーの殺人のパラドックス」であり、主人公がアドルフ・ヒトラーが第二次世界大戦とホロコーストを引き起こす前に彼を殺害するために過去に戻るというものである。必ずしも物理的にタイムトラベルを防ぐのではなく、この行動はタイムトラベルの理由と、その理由が存在したという知識をすべて取り除く。 [17]
物理学者ジョン・ギャリソンらは、タイムマシンを介して信号を送信して自らを停止させる電子回路が、送信する前にその信号を受信するというパラドックスのバリエーションを提示している。[18] [19]
ニューカムのパラドックス
ニューカムのパラドックスは、期待効用原理と戦略的優位原理の間に明らかな矛盾があることを示す思考実験である。 [20]この思考実験は、しばしば「完全な予測者」を許容することで因果関係と自由意志を探求するために拡張される。未来の完全な予測者が存在する場合、例えば、完全な予測を行うためのメカニズムとしてタイムトラベルが存在する場合[どのように？ ]、完全な予測は自由意志と矛盾するように見える。なぜなら、自由意志で行われたように見える決定は、完全な予測者にはすでに知られているからである[明確化が必要]。[21] [22]運命は必ずしも超自然的な力を伴うわけではなく、他の「絶対的な予知」メカニズムの結果である可能性がある。[23]絶対的な正確さから生じる問題と未来への影響は、ニューカムのパラドックスで探求されている。[24]
提案された決議
論理的に不可能
過去へのタイムトラベルが物理的に可能かどうかわからなくても、様相論理を用いて過去を変えると論理的矛盾が生じることを示すことは可能である。過去が特定の方法で起こったことが必然的に真実であるならば、過去が他の方法で起こったことは誤りであり不可能である。タイムトラベラーは過去を現状から変えることはできず、必然的に起こったこととすでに一致する方法で行動するだけである。[25] [26]
祖父のパラドックスを考慮すると、タイムトラベルは本質的に逆説的であり、したがって論理的に不可能であるという考えに至る人もいる。たとえば、哲学者のブラッドリー・ダウデンは、教科書「論理的推論」でこの種の議論を展開し、矛盾が生じる可能性は過去へのタイムトラベルを完全に排除すると主張した。しかし、一部の哲学者や科学者は、過去を変える可能性がなければ、過去へのタイムトラベルは論理的に不可能である必要はないと考えている。 [13]たとえば、ノビコフの自己無撞着原理によって示唆されているように。ダウデンは、哲学者ノーマン・シュワルツとのやり取りでこれに納得した後、自分の見解を修正した。[27]
幻想の時間
ゲーデル計量によって記述される仮想宇宙における逆行時間旅行の可能性を考慮した有名な論理学者クルト・ゲーデルは、時間自体が一種の幻想である可能性があると主張した。[28] [29]彼は、時間は空間のような別の次元であり、すべての出来事は常にこの4次元の「ブロック」内に固定されているというブロック時間観のようなものを提案した。 [要出典]
物理的に不可能
セルゲイ・クラスニコフは、これらのブートストラップパラドックス（情報または物体が時間を通じてループする）は同じであると書いている。主な明らかなパラドックスは、物理システムがその法則に従わない方法で状態へと進化することである。[30] : 4 彼はこれらをパラドックスとは考えておらず、タイムトラベルの妥当性に関する問題は一般相対性理論の解釈における他の要因に起因すると考えている。[30] : 14–16
自給自足のループ
物理学者のアンドレイ・ロセフとイゴール・ノビコフによる1992年の論文では、起源のないそのような物をジンと呼び、単数形を「ジンニー」としました。[31] : 2311–2312 この用語は、姿を消すと痕跡を残さないとされるコーランのジンに触発されました。 [32] : 200–203 ロセフとノビコフは、「ジン」という用語が再帰起源を持つ物体と情報の両方をカバーすることを認め、前者を「第一種のジン」、後者を「第二種のジン」と呼びました。[6] [31] : 2315–2317 [32] : 208 彼らは、時間を循環する物体は過去に戻されたときに常に同一でなければならないと指摘し、そうでなければ矛盾が生じるとしています。熱力学の第二法則は、物体がその歴史を通じてより低いエネルギー状態に向かうことを要求しているように思われ、歴史の中で同じ点を繰り返している物体はこれに反しているように見えるが、ロスセフとノビコフは、第二法則は閉鎖系でエントロピーが増加することのみを要求しているため、ジンニーは「失われた」エントロピーを取り戻すような方法で環境と相互作用することができると主張した。[6] [32] : 200–203 彼らは、第一種と第二種のジンの間に「厳密な違い」はないことを強調している。[31] : 2320 クラスニコフは、「ジン」、「自給自足のループ」、「自己存在物体」を曖昧にし、それらを「ライオン」または「ループまたは侵入物体」と呼び、それらは従来の物体と同等の物理的性質を持ち、「結局のところ、無限または特異点のいずれかからしか出現できない」と主張している。[30] : 8–9
ノビコフの自己無撞着原理
イゴール・ドミトリエヴィチ・ノビコフ[33]が提唱した自己無撞着原理: p. 42 注記 10 は 、逆説を生じさせずに逆行時間旅行が可能であるかについての 1 つの見解を表明している。この仮説によれば、一般相対性理論は、時空の同じ地点に戻る閉じた時間的曲線を含む時間旅行[34]を可能にするいくつかの正確な解を許容するが[35]、閉じた時間的曲線(タイムマシン)内またはその付近の物理法則は、普遍的な物理法則としか一致せず、したがって自己無撞着なイベントしか発生しない。時間旅行者が過去に行うことはすべて、ずっと前から歴史の一部であったに違いなく、時間旅行者は時間旅行が起こらないようにすることは決してできない。それは矛盾を意味するからである。著者らは、過去に送られた物体の種類に関係なく、時間旅行が解決不可能な逆説につながる必要はない、と結論付けた。[36]
物理学者ジョセフ・ポルチンスキーは、ビリヤードのボールをワームホールにちょうどいい角度で打ち込むと、ボールが過去に送り返されて元のボールと衝突し、コースを外れてワームホールに入るのを阻止するという、潜在的に矛盾した状況を考えた。キップ・ソーンはこの問題を「ポルチンスキーのパラドックス」と呼んだ。[36]ソーンとカリフォルニア工科大学の2人の学生、フェルナンド・エチェベリアとグンナー・クリンクハマーは、矛盾を回避する解決策を見つけ、それぞれの場合でわずかに異なる角度で当たる複数の自己無矛盾な解決策があることを発見した。[37]その後、ソーンとロバート・フォワードによる分析で、ビリヤードのボールの特定の初期軌道に対して、無矛盾な解決策が無限に存在する可能性があることが示された。[36]あらゆる初期軌道に対して自己無撞着な拡張が存在する可能性は高いが、これは証明されていない。[38] : 184 初期条件に対する制約がないことは、時空の時空領域外の時空にのみ適用される。時空領域に対する制約は逆説的であることが判明するかもしれないが、これはまだわかっていない。[38] : 187–188
ノビコフの見解は広く受け入れられていない。ヴィッサーは因果ループとノビコフの自己無撞着原理を場当たり的な解決策とみなし、タイムトラベルにはもっと有害な影響があると考えている。[39]クラスニコフも同様に因果ループに本質的な欠陥は見いだせないが、一般相対性理論におけるタイムトラベルには別の問題があるとしている。[30] : 14–16 別の仮説である宇宙検閲仮説は、すべての閉じた時間曲線は事象の地平線を通過し、それがそのような因果ループの観測を妨げると示唆している。[40]
並行宇宙
相互作用する複数の宇宙のアプローチは、量子力学の多世界解釈のバリエーションであり、タイムトラベラーが彼らが来た宇宙とは異なる宇宙に到着することを伴う。旅行者は彼らの歴史ではなく別の宇宙の歴史に到着するので、これは「本物の」タイムトラベルではないと主張されてきた。[41]スティーブン・ホーキングは、たとえMWIが正しいとしても、各タイムトラベラーが単一の自己矛盾のない歴史を経験すると予想されるべきであり、タイムトラベラーは別の世界に旅行するのではなく、彼らの世界にとどまるべきだという年代順保護仮説を主張した。[ 42]
デイヴィッド・ドイチュは、負の遅延（逆方向の時間旅行）を伴う量子計算は自己無撞着な解のみを生成し、年代順守を破る領域は古典的な推論では明らかではない制約を課すと提案した。 [43]しかし、ドイチュの自己無撞着条件は、量子システムによって構築されていなくても、古典的な統計力学の法則に従う任意のシステムによって任意の精度で満たすことができることが実証されている。 [44]アレン・エヴェレットはまた、ドイチュのアプローチが正しいとしても、複数の粒子で構成されたマクロな物体は時間を遡ると分裂し、異なる粒子が異なる世界に出現することを意味すると主張した。[45]
参照
- 時間旅行の量子力学
- フェルミのパラドックス
- 宇宙検閲仮説
- 逆因果律
- ワームホール
- 因果関係
- 因果構造
- 年代順保護推測
- ミュンヒハウゼンのトリレンマ
- タイムループ
- フィクションにおけるタイムトラベル
- タイムトラベル
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