DS930810のブログ

筆者は自然や自然現象に関心が相当あるので自然に関する記事(天文, 地理, 生物)を書いていきたいと思います。かつては1日2記事を適当な時間に投稿していましたが今のところは午後6時に1記事投稿する形にしています。

時間旅行は可能なのか 実は未来にだけは行くことはできる

 今回は時間旅行について書いて行きたいと思う。

目次

1. 過去には行けない

 実は過去に行くということは絶対に不可能であり、詳しい理由は分からないが物理学的には過去には行けないと考えられている。例えば仮に過去に戻れたとすると過去の時間に干渉することとなり、過去に干渉をするとその後の歴史が大きく変わることとなり、ほんの小さなことから世界が崩壊するようなことさえも考えられる。

 過去に行けることで有名な漫画としてドラえもんが挙げられるがドラえもんの世界でも過去の歴史を変えると未来にまで影響が出てしまい、実際にこのことで大変なことになったという例は数多く挙げられる。

 よって、過去に戻るということは非常に危険なことであるが実際に過去に戻るということは不可能であるためこの点を心配する必要が無いということはある意味救いとも言える。

 しかし、過去の世界に行くことは不可能ではあるが過去の世界をを見ることは実はできる。例えば地球から太陽を観測することはできるが実は太陽はその位置には存在しておらず、その姿は過去のものとなっている。何故かと言うと太陽と地球との距離は149,600,000 kmほど離れており、この距離は光が8分19秒かけないと進むことが出来ないために地球から見える太陽は8分19秒前の姿なのである。

 つまり、例えば今太陽が崩壊しても知ることが出来るのは8分19秒後であり、地球にいる限りは太陽の崩壊を8分19秒後まで知る由は無い。

 更に極端なことを言うと太陽以外の恒星は太陽とは比較にならないほど離れており、例えばシリウスは8.6光年も離れているので今見えるシリウスは2009年5月の姿なのである。そして、シリウスの近くに見えるリゲルは863光年とシリウスの100倍以上離れているので1144年(鎌倉時代よりも前)の姿ということになる。

 このことより、恒星の姿は過去の姿であり、逆に現在の姿を見ることは不可能だと言える。

2. 速度を上げると時間が遅くなる

 これから未来に行く話をしていきたいと思うが初めにこの前提となる話をしていきたいと思う。物体が速く動くと質量が重くなるという話はずいぶん前の記事でも書いたと思うが実は高速で移動している物体の中にいると時間も縮まる。

 どういうことかと言うと停止している物体の中の時間よりも高速で動いている物体の中の時間のほうがゆっくり動いているように感じられ。高速で動いている物体の速度を

v(m/s)とおくと高速で動いている物体の中の速度は静止している物体の

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倍の速度で時間が経つこととなる。ここでのcは光速であるため、c=299,792,458 m/s である。

 このことより、自動車や電車程度の速度では確かに時間の流れは静止している物体と比較すると遅くなっているが自動車や電車の速度はせいぜい v=20 m/s程度であるため静止している物体と同じとして見なせる程度である。

 けれども速度を上げていくと当然ではあるがより時間の流れが遅くなっていき、例えば秒速10 kmで動くロケットの中では静止している物体と比較すると静止している物体の0.99999999944倍の早さで時間が流れることとなる。

 これだとまだ実感がわかないために光速の0.1倍(秒速30,000 km)まで速度を上げていきたいと思う。この速さで移動をする物体に搭乗すると静止している物体と比較すると200分の199程度の早さで時間が経つこととなり、0.5倍の場合だと86.6%ほどまで遅くなることとなる。

 そして、現実では不可能ではあるが光速で移動をすると時間が全く経たないことになり、無限大の距離を0秒で移動することさえ可能となる。勿論、外の世界では時間が経っているのでその場所が1,000光年離れていると当然ではあるが1,000年後の世界となっている。

 実はこのことが未来に行けるという話になっており、光速で動く宇宙船内では0秒しか経っていないが外の世界では移動した距離に応じて時間が進んでいるためにある意味では未来に行ったとも言える。勿論ここから過去に戻るということは不可能ではあるが...

3. 恒星間旅行

 ここまでは未来に行くためには光速に近い速度で移動すればよいと書いたがこれを使えば恒星間旅行さえも可能となる。勿論現在の地球には二度と戻れないということが前提ではあるが...

 恒星間は非常に距離を隔てており、例えば最も近い恒星系であるアルファケンタウリ系までの距離は4.37光年ではあるがここまで光速に近い距離で向かいたいと思う。不可能ではあるが光速で移動すると4.37年で行くことができ、この速度で地球に帰還すると宇宙船内での時間は0ではあるが地球の時間は8.74年も進んでいる。

 つまり、この方法を用いると8.74年後の未来に行けるタイムマシンとして宇宙船が機能することとなり、タイムマシンの実現は可能とも言える。

 しかし、現実では光速移動は不可能であるため光速の90%と99%で考慮していきたいと思う。初めに光速の90%で移動すると宇宙船内の時間は静止している物体の43.589%の時間となり、更にこの速度で移動するとアルファケンタウリまで4.8556年で移動できる計算となる。

 このことを考慮すると宇宙船内ではアルファケンタウリまでかかる時間は2.1165 年

となる。そして、この速度で帰還すると宇宙船内では4.2330 年しかかからないが地球の時間では9.7112 年かかることとなる。

 この間にはタイムラグが存在し、その時間差は5.4782 年かかることとなるが致命的なほどの時間では無いため5年半の遅れを犠牲にすれば太陽以外の恒星の画像を撮影することもできる。

 また、更に速度を増して、光速の95%にまで上昇させると静止している物体の31.225%まで遅らすことが可能となる。この距離でアルファケンタウリに向かうと4.6年で到達することが可能となり、宇宙船内の時間は1.4363年しか経たないこととなる。

 そして、往復をすると9.2年で帰還することができ、宇宙船内の時間は2.8726年しか経っていない。宇宙船内の時間は光速の90%の時と比較するとかなり短くなっているがタイムラグはその分大きくなっており、6年を超えることとなる。

 以上の方法を用いれば恒星感旅行も可能となるがこれは距離が近い場合のみとなり、距離が遠いと宇宙船内の時間は立たなくなるが外側の時間は容赦なくたつため、50光年も離れると往復した後には100年以上の時間を経ることとなる。

 以上、時間旅行についての話でした。

 

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