時間的パラドックス

祖父のパラドックスは過去へのあらゆる変化を包含し、^{[ 16 ]}過去の自分を殺すなど、多くのバリエーションで提示されています。^{[ 17 ] [ 1 ]}「レトロ自殺パラドックス」と「祖父のパラドックス」はどちらも、 1920 年代にAmazing Storiesに寄せられた手紙に登場しました。 ^{[ 18 ]}祖父のパラドックスのもう 1 つのバリエーションは、「ヒトラーのパラドックス」または「ヒトラーの殺人パラドックス」で、主人公がタイムトラベルしてアドルフ・ヒトラーがドイツで権力を握る前に彼を殺害し、第二次世界大戦とホロコーストを防ぐというものです。この行為は必ずしも物理的にタイムトラベルを阻止するのではなく、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消し去ります。 ^{[ 19 ]}

物理学者のジョン・ギャリソンらは、電子回路がタイムマシンを通して信号を送り、自身を停止させ、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変形を提示している。^{[ 20 ] [ 21 ]}

過去へのタイムトラベルが物理的に可能かどうかを知らなくても、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ができる。過去がある特定の方法で起こったことが必然的に真であるならば、過去が他の方法で起こったことは偽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既に整合している方法で行動することしかできない。^{[ 14 ] [ 27 ]}

祖父のパラドックスを考察した結果、時間旅行は本質的にパラドックスであり、したがって論理的に不可能であるという考えに至った人もいる。例えば、哲学者ブラッドリー・ダウデンは教科書『論理的推論』の中で、矛盾が生じる可能性が過去への時間旅行を完全に排除すると主張し、このような議論を展開した。しかし、ノビコフの自己無矛盾性原理が示唆するように、過去を変える可能性がない限り、過去への時間旅行は論理的に不可能ではないと考える哲学者や科学者もいる^{[ 16 ]}。ダウデンは哲学者ノーマン・スワルツとの議論でこの点に納得し、自身の見解を修正した[ ^{15 ] 。}

論理学者クルト・ゲーデルは、ゲーデル計量で記述される仮想宇宙における過去への時間旅行の可能性を考察することで、時間そのものが一種の幻想である可能性を推測した。^{[ 28 ] [ 29 ]}

物理学者のアンドレイ・ロッセフとイゴール・ノヴィコフによる1992年の論文では、起源のない物体（前述のように「どこからともなく来た」ように見える物体）をジンと名付け、単数形はジニーとした。^{[ 30 ]： 2311-2312}この用語は、消えたときに痕跡を残さないとされているコーラン中のジンに触発されたものである。 ^{[ 31 ]： 200-203}ロッセフとノヴィコフは、「ジン」という用語が、自己言及的な起源を持つ物体と情報の両方を包含することを許可し、前者を「第一種のジン」、後者を「第二種のジン」と呼んだ。^{[ 3 ] [ 30 ]： 2315-2317 [ 31 ]： 208}彼らは、時間を循環する物体は、過去に戻されるたびに同一でなければならず、そうでなければ矛盾が生じると指摘している。熱力学第二法則は、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おうとする傾向があることを要求しているように思われるが、歴史の中で同じ点を繰り返す物体はこれに矛盾するように思われる。しかし、ロッセフとノヴィコフは、第二法則は閉鎖系においてのみエントロピーの増加を要求するため、ジンは「失われた」エントロピーを取り戻すような形で環境と相互作用できると主張した。^{[ 3 ] [ 31 ]： 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。^{[ 30 ]： 2320}クラスニコフは、「ジン」、「自己充足ループ」、「自己存在物体」を区別せず、「ライオン」または「ループ状または侵入状物体」と呼び、それらは従来の物体と何ら変わらない物理的な存在であると主張している。「結局のところ、従来の物体も無限または特異点からしか現れ得ない」からである。^{[ 12 ]： 8-9}

イゴール・ドミトリエヴィチ・ノヴィコフ^{[ 32 ]： p.42注10}によって開発された自己無矛盾性原理は、パラドックスを生じさせることなく過去へのタイムトラベルが可能になる方法についての見解を示している。この仮説によれば、一般相対性理論は、時空の同じ点に戻る閉じた時間的曲線を含むタイムトラベルを可能にするいくつかの厳密解を許容するものの^{[ 33 ] 、 [ 34 ]} 、閉じた時間的曲線（タイムマシン）内またはその近傍の物理は、普遍的な物理法則としか整合せず、したがって自己無矛盾な事象しか発生し得ない。タイムトラベラーが過去で行うことは、ずっと歴史の一部であったに違いなく、タイムトラベラーは過去への旅を阻止するために何もできない。なぜなら、それは矛盾を表すからである。著者らは、過去に送られた物体の種類に関わらず、タイムトラベルは解決不可能なパラドックスにつながる必要はないと結論付けた^{[ 35 ] 。}

物理学者のジョセフ・ポルチンスキーは、ビリヤードのボールがちょうど良い角度でワームホールに打ち込まれると、過去に送り返されて以前の自分と衝突し、軌道がずれてワームホールに入ることができなくなるという、潜在的に矛盾した状況について考察した。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。^{[ 35 ]}ソーンとカリフォルニア工科大学の学生であるフェルナンド・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、それぞれの場合でかすめるような衝突の角度がわずかに異なる、自己整合的な解が複数あることを発見した。^{[ 36 ]}後にソーンとロバート・フォワードによる分析では、ビリヤードのボールの特定の初期軌道に対して、自己整合的な解が無限に存在する可能性があることが示された。^{[ 35 ]}あらゆる可能な初期軌道に対して自己無矛盾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。^{[ 37 ]： 184}初期条件に対する制約の欠如は、時空の時間的破綻領域の外側の時空にのみ適用される。時間的破綻領域の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。^{[ 37 ]： 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矛盾性原理を場当たり的な解決策と見なし、タイムトラベルにはもっと深刻な影響があると考えている。^{[ 38 ]}クラスニコフも同様に因果ループに本質的な欠陥はないと考えているが、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指摘している。^{[ 12 ] : 14–16}もう一つの推測である宇宙検閲仮説は、すべての閉じた時間的曲線が事象の地平線を通過するため、そのような因果ループが観測されないことを示唆している。^{[ 39 ]}

量子物理学の多世界解釈（MWI）は、すべての可能な量子事象が相互に排他的な歴史で起こり得ると仮定している。^{[ 40 ]}この解釈の変形である相互作用多世界解釈では、タイムトラベラーが来た宇宙とは異なる宇宙に到着する可能性がある。トラベラーが自分の歴史ではなく別の宇宙の歴史に到着するため、これは「真の」タイムトラベルではないと主張されている。^{[ 41 ]}スティーブン・ホーキングは、MWIが正しいとしても、各タイムトラベラーは単一の自己矛盾のない歴史を経験すると予想すべきであり、タイムトラベラーは別の世界に移動するのではなく、自分の世界にとどまるべきだと主張している。^{[ 42 ]}

デイヴィッド・ドイッチュは、負の遅延を伴う量子計算（逆方向の時間旅行）は自己無矛盾な解のみを生成し、時間軸を破る領域は古典的な推論では明らかにならない制約を課すと提唱した。 ^{[ 43 ]}ドイッチュの自己無矛盾条件は、量子システムで構成されていなくても、古典統計力学の法則に従うシステムであれば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、ドイッチュのアプローチが正しいとしても、それは複数の粒子で構成される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現れることを意味すると主張した。^{[ 45 ]}