2019年、世界の常識を変える
大きなできごとがありました。
モスクワのある研究者チームが、
世界ではじめて「時間の逆転現象」を
人工的につくり出すことに成功したのです。
時間が戻るってどういうこと‥‥？
そんな疑問に答えてくださったのは、
物理学者の高水裕一さん。
『時間は逆戻りするのか』という本の著者で、
あのスティーヴン・ホーキング博士の
最後の弟子とも呼ばれているすごい方です。
あまりに壮大で謎だらけの宇宙に、
取材中なんども背筋がぞわぞわっとしました。
想像力をフル回転させながらお付き合いください。
担当は「ほぼ日」の稲崎です。
高水裕一（たかみず・ゆういち）
物理学者。
筑波大学計算科学研究センター研究員。1980年東京生まれ。2003年、早稲田大学理工学部物理学科卒業。2007年、早稲田大学大学院博士課程修了、理学博士。2009年、東京大学大学院理学系研究科ビッグバンセンター特任研究員。2012年、京都大学基礎物理学研究所ＰＤ学振特別研究員。2013年、英国ケンブリッジ大学応用数学・理論物理学科理論宇宙論センターに所属し、所長を務めるスティーヴン・ホーキング博士に師事。2016年より現職。専門は宇宙論。近年は機械学習を用いた医学物理学の研究にも取り組んでいる。著書に『時間は逆戻りするのか』（講談社ブルーバックス）、『宇宙の秘密を解き明かす24のスゴい数式』（幻冬舎新書）、『物理学者、SF映画にハマる』（光文社新書）など。
2023年2月に最新著書『宇宙最強物質決定戦』（ちくまプリマー新書）を刊行。Amazonでのご購入はコチラからどうぞ。
- 高水
- 時間の流れには
マクロとミクロの２種類がある。
ここまではいいですね？
- ──
- はい、なんとなくですが‥‥。
- 高水
- そしてマクロとミクロのうち、
小さなスケールの時間、
つまりミクロの時間については、
すでに「時間の逆行」が観測されています。
- ──
- ミクロでは時間が戻った？
- 高水
- そう。
- ──
- 時間が戻ったことは、
どうやってわかったんですか。
- 高水
- その前にもうひとつ大事な話があって、
それが「エントロピー」です。
- ──
- エントロピー。
- 高水
- エントロピーの意味は、
日本語の「秩序」だと思ってください。 - エントロピーは高いとか低いとか、
そういういい方をするんだけど、
エントロピーが高い状態というのは、
いわゆるカオスで煩雑な状態。
反対にエントロピーが低いというのは、
きれいに並んで整理整頓された状態です。
- ──
- ということは、
先生の机はエントロピーが高い‥‥。
- 高水
- ‥‥ん？
- ──
- いえ、なんでもないです！
- 高水
- この宇宙には
「エントロピー増大の法則」があります。 - 誰も手を加えずに放っておくと、
あらゆるものは時間の経過とともに、
どんどんグチャグチャに散らばっていく。
簡単にいうとそういう法則です。
自然に散らかっていくのが宇宙の法則。
- ──
- 絶対にそうなる、と。
- 高水
- 絶対にそうなります。
外からエネルギーをくわえないかぎり。
- ──
- 手をくわえないかぎり、
先生の机もどんどん散らかっていく‥‥。
- 高水
- なにか？
- ──
- いえ、つづけてください！
- 高水
- たとえば、熱を持ったものは
時間の流れとともに冷えていきます。
あれもエントロピー増大の法則による
一方向の現象です。 - 外からエネルギーを与えないかぎり、
勝手に熱くなることは絶対にない。
かならず冷めていく。
それは一方通行の現象です。
- ──
- 逆は絶対にないんですね。
- 高水
- ないです。
コーヒーにミルクを注ぐと、
時間とともにかならず混ざります。
なぜ混ざるかっていうと、
エントロピーが増大するからです。
混ざらないことはありえない。
- ──
- 絶対にカフェオレになる。
- 高水
- 絶対になります。
エントロピーは増えることはあっても、
減ることは絶対にないので、
コーヒーとミルクが混ざらずに、
どんどん分離していくというのは
ちょっと考えられません。
- ──
- なるほど、わかりやすい例です。
- 高水
- 私たちのいる世界には、
時間が進む方向と
エントロピーが増大する方向は
いつも同じという法則があります。 - 時間が進めば進むほど、
エントロピーは確実に増大する。
そしてそれは絶対に戻らない。
- ──
- 時間もエントロピーも戻らない。
- 高水
- ‥‥と、思われていた。最近まで。
- ──
- え？
- 高水
- 2019年に量子コンピューターの世界で、
その絶対的な法則が破られる現象がありました。 - つまり、エントロピーが勝手に減少したんです。
- ──
- おぉー！
- 高水
- モスクワのある研究者チームが、
遺伝子の進化プログラムを
量子コンピューターで計算していたんです。
遺伝子を０と１の組み合わせで表現して、
その動きを解析することで
生物の進化の正体を探ろうとした。 - その遺伝子モデルの動きは
エントロピー増大の法則にしたがうので、
最初は整然としていた０と１の秩序が
どんどん失われてカオスのような状態になった。 - ここまでは想定内の話なんだけど、
その計算をつづけていくうちに、
ある瞬間から０と１の配列がそろいはじめて、
一定の秩序が生まれ、
エントロピーが減少しはじめたんです。
つまり、それが意味することは‥‥。
- ──
- 時間が戻った？
- 高水
- そういうことです。
- ──
- その「量子コンピューター」とか、
「０と１の配列」というのが、
ちょっとよくわからないのですが、
いまの話はそんなにすごいことなんですか？
- 高水
- ふつうじゃ絶対にありえないです。
ビリヤードで例えるなら、
最初にブレイクショットをしたあと、
バラバラに散らばった９つの球が
徐々に集まりはじめて、
最初のブレイク前の状態に
戻ったのと同じくらいのできごと。
- ──
- それはすごい！
- 高水
- 一般のニュースでは
あまり取り上げられていませんが、
科学者たちからすると大ニュースでした。
- ──
- エントロピーが減少したあと、
０と１の配列はどうなったんですか？
- 高水
- 一瞬だけ配列が戻って、
また散らばるみたいな感じかな。
いまはマクロ的に戻ったわけじゃなく、
局所的に戻ったのが観測されただけ。 - さっきのコーヒーの話でいうと、
カフェオレからコーヒーとミルクに分離して、
そのあとまたカフェオレに戻ったみたいな。
- ──
- 一瞬だけでもすごいですね‥‥。
- 高水
- マクロの時間の流れは一定のまま、
ミクロな時間だけが戻ってしまった。
- ──
- あらためて確認しますけど、
エントロピーが減少することは、
イコール「時間が戻る」でいいんですよね？
- 高水
- そう思っていいです。
- そもそも時間がなぜ一方向にしか
流れていないのかは、
100年以上に及ぶ論争があって、
ずっと謎のままとされていたんです。 - 「なぜ時間は前に進むのに、
うしろには戻らないんだ」って。
- ──
- そんな論争があるんですね。
- 高水
- 19世紀の中頃に
マクスウェルという物理学者がいて、
彼がこういう仮説を立てました。 - 「量子の世界には小さな悪魔がいる。
その悪魔は目には見えないけど、
それが存在するかぎり、
エントロピーは勝手に減少する」と。 - これが「マクスウェルの悪魔」という
有名な思考実験なんですけど。
- ──
- 悪魔？
- 高水
- 詳しい内容は割愛しますけど、
早い話がマクスウェルは
「エントロピーは減少する」と考えた。
つまり「時間は逆戻りする」と。 - で、それから150年近く、
悪魔がいるのかいないのか論争が、
学者のあいだで交わされていたんだけど、
2010年に日本の研究者たちによって、
「悪魔はいない」と実証されました。
- ──
- 悪魔がいないということは‥‥。
- 高水
- エントロピーは増える一方で、
絶対に減少することはない。
その実証に成功して、
「マクスウェルの悪魔」論争は
そこでいったん終止符が打たれていました。 - つまり、2019年の発表があるまで、
多くの科学者たちも
「エントロピーは減少しないもの」
と思い込んでいたわけです。
それが量子コンピューターの世界で覆った。
決着が着いたと思っていた
「マクスウェルの悪魔」が
ふたたび復活してしまったわけです。
- ──
- 悪魔が復活‥‥。
- 高水
- この悪魔がいる限り、
エントロピーは減少するし、
時間だって過去に戻ることができる。
- ──
- あの、ひとつ質問していいですか。
- 高水
- どうぞ。
- ──
- いまのはミクロに限定した話ですよね？
- 高水
- というと？
- ──
- つまり、時間が戻るといっても、
いわゆる宇宙全体の時間が
そのまま逆戻りするわけじゃない。
- 高水
- いや、そうはいってない。
- ──
- え？
- 高水
- 宇宙の話に広げていうなら、
この宇宙全体の時間が
逆戻りする可能性はぜんぜんあります。
- ──
- 宇宙が、逆戻り？
- 高水
- そう。
- ──
- えぇーー！
（つづきます）
2023-03-18-SAT
