■20世紀物理学の、もう1つの革命「量子力学」とは
アインシュタインの思考を訪ねて、彼が「時間は過去から未来へと一方向に進んでいる」という考えに至った道程を辿ってみました。そこで、「時間は逆戻りするのか」「なぜ一方向に進むのか」という命題を抱えた私は、過去という原因が未来という結果を成す、という時間の因果律に通せんぼされてしまいました。
しかし、私は「奥の手」があることに気づいたのです。
因果律が私たちに「時間の矢」を射かけてきて邪魔をするのは、光が過去から未来への一方向だけに進むものと考えたからです。もしも、逆に未来から過去に向かって飛ぶ光があれば、因果律とも矛盾せず、時間が逆戻りする可能性が開かれてきます。
相対性理論に続いて、20世紀の物理学に起きたもう1つの革命、それが量子力学です。すべての物質はどんどん分割していくと、細かい粒子に分けられていきます。粒子のことを「量子」とも呼びます。そして最終的には、「素粒子」と呼ばれる最小の粒子が姿を現します。量子力学の世界はここから始まります。
素粒子は、粒子と波の性質を同時に兼ねそなえていて、そうした性質が「ものをすり抜ける」「同時に2つの場所に存在できる」などの現象を同時に起こすことができます。SFみたいな話ですが、いずれも実際に自然界で起きていて、科学的に確認されている現象なのです。
たとえば、ものをすり抜けるとは、障害物が,あってもその向こう側にまわり込んで進める「回折」という性質があるからです。壁を通り抜ける電波や音をイメージしていただくと良いでしょう。
■量子世界の性質「不確定性原理」とは?
では、「同時に2つの場所に存在できる」とはどういうことでしょう。
じつは素粒子には、ある時刻にどの位置に存在しているかをはっきり決められないという、不可解な性質もあるのです。これをもっと正確にいうと「素粒子の位置と速度は同時には決まらない」ということです。
位置が決まれば速度が決まらず、速度が決まれば位置が決まらなくなるのです。このような関係を、物理学では「不確定性関係」といいます。そして速度とは位置を時間で割ったものなので、これは、時間と位置との不可解な関係ともいえるのです。このなんともへんてこな、シーソーのような関係のおかげで、素粒子は同時刻にいろいろな場所に存在することができてしまうのです（図）。
さらに「速度」を「運動量」とみると、「位置と速度の不確定性関係」は、「位置と
運動量の不確定性関係」と言うこともできます。1927年にハイゼンベルクが発見しました。そのため、この性質は「ハイゼンベルクの不確定性原理」とも呼ばれていますが、ミクロの量子世界では、こうした不確定性関係がしばしば生じるのです。
（中略）
■量子力学に猛然と反発したアインシュタイン
このように量子力学には不確定性原理というものがあり、時間と何かがしばしば不確定性関係にありました。もう少し具体的にいうと、どのような値をとるかが、ある範囲の中で揺らいでいるということです。
とすると、もしも時間がプラスの値とマイナスの値の間を揺らいでいるとすれば、「時間の矢」にしたがってプラス方向だけに進んでいた時間が、ふとした弾みで揺らいで、逆にマイナス方向に進むこともありうるのではないでしょうか。つまり、「時間の矢」が逆向きになるのです！
このように、量子力学の考え方を導入すると、因果律を破れる可能性が出てきます。はじめの方で「奥の手」と言ったのは、このことです。
因果律から導かれる決定論を信じていたアインシュタインは、量子力学が台頭してくると猛然と反発しました。未来が確率で決まるという考えがどうしても受け入れられなかったからです。
確率的な未来など気持ち悪いというアインシュタインの気持ちは、よくわかります。決定論には、シンプルで整然とした美しさがあります。でも私自身は、未来は過去によって決められているよりも、不確定であるほうが、希望がもてて、救われるような気がします。みなさんはいかがでしょうか。
さて、なにはともあれ、時間が逆戻りする可能性を求める旅において、1つの手がかりを得ることができました。
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Source: 理系にゅーす
