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時間の矢

普通に生活していて、時間が前にしか進まない、というのは常識です。

昨日の事は思い出せるけれど、明日のことは思い出せない。

昨日のことは変えられないけれど、明日のことは今からでも変えられる。

原因と結果があれば、まず原因があって、それから結果がある。

こういうふうに、過去と未来は非対称なんです。


しかし、です。物理法則のどこから、この非対称性が出てくるのか、と調べて行くと、そんな非対称性は見当たらないんです。

一番簡単な例で、2つの天体が、重力で引き合って、お互いの周りを楕円軌道で回っているとします。これをビデオに撮って、逆回しにしてみると…2つの天体が、重力で引き合って、お互いの周りを楕円軌道で回っているビデオになります。

逆向きに回っていますが、その事が物理法則を破る事にはなりません。

これは重力に限った話ですが、電磁力など、他の力を含めても、2つの物体ではなく、何十、何百、とどんどん増やして行ったとしても、時間を逆回しにしても物理法則が成り立っている事は変わりません。観測している全ての物体の位置と速度を測って(注)、同じ位置から、それぞれの物体を逆向きに同じ速さで動かしはじめると、逆回しのビデオのように、以前の状態を辿っていくんです。


ここで、ちょっと待って、と言いたいんじゃないでしょうか?

普通のビデオを逆回しにすると、これは逆回しのビデオだ、というのは一目で分かるじゃないか、と思いませんでしたか?(思ってなかった人へ:人の言う事を鵜呑みにしちゃいけませんよ、笑)

例えば、生卵が床に落ちて割れる映像。殻が、いくつものかけらに割れて、卵の中身が四方に流れていきます。

逆回しにした映像はと言うと、卵の中身がじゅるじゅると集まっていき、殻の中に入っていきます。そして、殻のかけらが魔法のように、ひとりでに繋ぎ合わさって1つの殻になります。

さすがに、ここでただ、逆回しにした映像も物理法則に逆らっているわけじゃないんだよ、と書いても、信じてもらえないでしょうねぇ。もし信じてたら、それは僕の事を盲信してるんだと思うので、やめて下さい(笑)


なぜ、時間の流れを反対にしたビデオがおかしく見えるのかを物理的に説明するためには、熱力学の第二法則が必要になります。エントロピー増大則とも言われる法則ですね。

時間の流れを逆にして成立しなくなる物理法則は、これだけと言っていいのですが、この法則が破られても問題ない、とも言えるんです。第二法則が何なのかの説明と、破られても良い理由は次回…(一度に書けるかな?)


(注):古典力学では、全ての物体には位置と速度があると仮定されているので、これは原理的には可能です。量子論に入ると、ハイゼンベルクの不確定性原理で言われるように、位置と速度が同時に存在することはありません。ですが、物体を表す波動関数を正確に書き表すことは、原理上可能です。そしてこの波動関数が時間によってどう変化するのか見てみると、時間を逆行させても物理法則が破られていないことが分かります。

テーマ : 物理学
ジャンル : 学問・文化・芸術

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Author:アシュリー
カリフォルニア州バークリー在住、元スポーツジャンキーのアシュリーです。

今観るスポーツは、アーセナル(サッカー)とグリズリーズ(バスケ)、あとテニス。

専門の物理ネタ以外にも、色々書いていくつもりです。

Twitterをハンドル名Inoueianでやっています。

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