「過去や未来に行きたい」

誰しもが一度はこういったことを考えたことがあるのではないでしょうか?
僕も思い返せば過去に行ってその時の自分の行動を変えたい時がたくさんあります。

時間を行き来するためには、いろんなアニメや映画で登場するタイムマシンが必要です。
しかし、この非現実的なマシンはアインシュタインを始め、多くの学者が不可能だと結論付けています。
しかし、宇宙という自然界の謎を調べると、タイムトラベルは可能だという研究結果が明らかになってきています!!

未来に行くことは可能!?

アインシュタインが予言した相対性理論において、時間の遅れ現象はある条件下において起こることが予想されています。それは地球など巨大な物体の近くにいるほど時間の進み方は遅くなるというもの（一般相対性理論）、静止している状態では、動いている状態と比べて時間が速く進むというもの（特殊相対性理論）の2つの条件下で起こります。

一般相対性理論

一般相対性理論においては、重力は空間（時空）を歪ませ、時間の進みを変化させます。このため重力ポテンシャルの低い惑星上では、重力ポテンシャルの高い宇宙空間に比べて時間がゆっくり進むことになります。例えば、宇宙に比べ、地球上では1秒当たり100億分の7秒遅くなっています。

実際に、人工衛星は重力源である地球から離れた衛星軌道上を周回し、地上に比して重力ポテンシャルが高い環境にあるため、その分地上よりも時間の経過は早くなります。
このため、衛星側の内蔵時計は毎秒100億分の4.45秒だけ遅く進むように調整されているそうです。また、衛星から地上へ電波が伝わる経路も地球の重力場にあり、伝播の時間も影響を受けるため、この分も調整して電波が発信されています。

特殊相対性理論

特殊相対性理論では、基準となる慣性系内の観測者から見ると、観測者に相対して動いている時計は、観測者の基準系内で静止している時計よりも時間の進みが遅くなって観測されることを示していることが分かります。相対速度が速ければ速いほど時間の遅れは大きくなり、光速 (299,792,458 m/s) に近づくにつれて時間の進み方が限りなくゼロに近くなり、これにより、光速度で移動する質量のない粒子が時間の経過の影響を受けないということが証明されます。

この現象を利用すると、光速に近い宇宙船で宇宙を駆けめぐり、何年か後、出発地点に戻ってきたような場合、出発地点にいた人は年を取り、宇宙船にいた人は年を取らないという現象が生じ、宇宙船は未来への一方通行のタイムマシンの役目を果たすことができます!!

例えば、25歳になる双子の兄が、ロケットに乗って光速に近い速度で移動する場合、数ヵ月後に地球に戻ってみると、双子の弟はすでに中年の年頃になっているといます。まるで浦島太郎のような現象のため、ウラシマ効果と呼ばれています。

ワームホールを利用する!?

アインシュタインは、3次元空間は時間とつながり、時間が4次元として機能していると考えました。今日の宇宙のモデルとなった時空連続体はこのような構造だと想定されています。

しかし一方でアインシュタインは、この時空連続体を折り曲げることで遠隔の2地点間に近道を作れると考えていました。この現象はワームホールと呼ばれ、時空連続体の2カ所に開口部があるトンネルとして描かれます。

ワームホールは、宇宙では自然に存在するかもしれませんが、もしそこまでたどり着き通り抜けることに成功したとしても、どこに行き着くかの保証はありません。
加えて、タイムトラベルに使えるのは、その「口」が開いているときだけであり、「口」を通って物質が移動するには、自然界には存在しない負のエネルギーが必要だといいます。
しかも、物理学的には、ワームホールは中に入ったものを破壊し押しつぶすだろうと言われ、もしタイムマシンがこの現象を使うようになったら、この不都合な特性を止める方法の考案が必要になります。

ワームホールのその強大な力を利用することができれば、時間と空間は密接につながっているため、ねじ曲がった空間では時間もねじれるはずです。
私たちが暮らす直線状の時間軸を変化させることができるかもしれません。

まとめ【NEXT NEW NORMAL】

誰しもが一度は夢見るタイムトラベルは実現可能なのか、調べてみました。
時間旅行は特殊相対性理論を利用すれば、理論上では十分可能な現象だと僕は感じました。

世界中の研究者が日々新しい有効な手掛かりを研究していますが、現実的に問題なのはタイムトラベルをする際に空間や時間を捻じ曲げる必要があり、その強大な力に耐えれるかということだと思われます。
ウラシマ現象を起こす際にも高速で移動する宇宙船が必要になりますが、現時点でそのような高速で移動できる宇宙船は開発されていません。

しかしある学者はこう言いました
「絶対に『絶対無理』などと言ってはいけない。頭のいい誰かがそのうちやってきて、決まりごとを破る方法を教えてくれるから」

私たちが思い描くSF作品のようなタイムトラベルが実現するには、まだまだ時間が必要だと思いますが、宇宙というまだ解明されていない強大な自然の力を使うことができれば、希望は十分にあるのではないでしょうか。

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文：sakata

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