The earliest time measurements were observations of cycles of the natural world, using patterns of changes from day to night and season to season to build calendars. More precise time-keeping, like sundials and mechanical clocks, eventually came along to put time in more convenient boxes. But what exactly is it that we’re measuring? Is time something that physically exists, or is it just in our heads? At first the answer seems obvious— of course time exists; it constantly unfolds all around us, and it’s hard to imagine the universe without it.
時間の測定の始まりは 自然界における 周期の観察でした 昼から夜への変化 季節の移り変わりのパターンが 暦の作成に使われました より正確に時間を測るよう 日時計や 機械式時計が のちに発明され より便利なかたちで 時間がわかるようになりました しかし 私達は一体何を 測定しているのでしょう? 時間は物理的に 存在するのでしょうか? それとも 私達の頭の中に 存在するだけでしょうか? 一見 答えは明らかなように 見えます もちろん 時間は存在します 時間は 私達の周りを 常に流れていて 時間がない世界など 想像できません
But our understanding of time started getting complicated thanks to Einstein. His theory of relativity tells us that time passes for everyone, but doesn’t always pass at the same rate for people in different situations, like those travelling close to the speed of light or orbiting a supermassive black hole. Einstein resolved the malleability of time by combining it with space to define space-time, which can bend, but behaves in consistent, predictable ways.
しかし 時間の概念の理解を 複雑にしたのは アインシュタインです アインシュタインの 相対性理論では 全ての人に時間は流れるが 異なる状況にいる人には 必ずしも同じ速さで時間が 流れるわけではないといいます 例えば 光速に近い速さで 移動している人や 超大質量ブラックホールを 周回している人です アインシュタインは 「時空」を定義づけるために 時間と空間を紐づけることで 時間の伸縮性を解きほぐしました 「時空」は折れ曲がることもありますが それは一貫性があり予測可能なものです
Einstein’s theory seemed to confirm that time is woven into the very fabric of the universe. But there’s a big question it didn’t fully resolve: why is it we can move through space in any direction, but through time in only one? No matter what we do, the past is always, stubbornly, behind us. This is called the arrow of time.
アインシュタインの理論は 時間が宇宙の構造に 織り込まれていることを 確認したように見えました しかし ある疑問について 完全には答えられていませんでした なぜ私達は 空間では どんな方向でも移動できるのに 時間となると 一方向にしか移動できないのか? 私達が何をしたとしても 過去はいつも 変わらず 後ろにあります これを「時間の矢」と呼びます
When a drop of food coloring is dropped into a glass of water, we instinctively know that the coloring will drift out from the drop, eventually filling the glass. Imagine watching the opposite happen. Here, we’d recognize time as unfolding backwards. We live in a universe where the food coloring spreads out in the water, not a universe where it collects together.
食紅が一滴 コップの水に落とされたら 私達が直感的に 知っているのは その一滴から色が広がり コップの水 全体に 色がつくということです その逆の現象が起きるところを 想像してみてください 時間の流れが 逆さに なっていることがわかります 私達は 食紅の色は 水中で広がるという 世界で暮らしています 食紅の色が 水中でまとまるという 世界ではありません
In physics, this is described by the Second Law of Thermodynamics, which says that systems will gain disorder, or entropy, over time. Systems in our universe move from order to disorder, and it is that property of the universe that defines the direction of time’s arrow.
物理学では この現象は 熱力学第二法則によって 説明されます どんな系においても 時が経つにつれて エントロピー つまり 不規則性が増すというものです 宇宙全体としての系は 規則的な状態から不規則な状態になります この宇宙の特性が 「時間の矢」の方向を定めます
So if time is such a fundamental property, it should be in our most fundamental equations describing the universe, right? We currently have two sets of equations that govern physics. General relativity describes the behavior of very large things, while quantum physics explains the very small. One of the biggest goals in theoretical physics over the last half century has been reconciling the two into one fundamental “theory of everything." There have been many attempts —none yet proven— and they treat time in different ways. Oddly enough, one contender called the Wheeler-DeWitt equation, doesn’t include time at all.
時間がこれほど基本的な特性 なのであれば 宇宙について説明する― 最も基本的な方程式に 含まれているべきですよね? 現在 物理学には 柱となる方程式が 2つあります 一般相対性理論は とても大きなスケールでの現象を 説明します 一方で 量子物理学は とても小さな世界を説明します この半世紀における 理論物理学の 最大の目標の1つは この2つの方程式を 1つの基本的な「万物の理論」へと 調和させることでした たくさんの試みがありましたが 正しいと証明されたものは まだありません 時間の概念の扱い方も それぞれ異なります 不思議なことに 候補の一つである ホイーラー・ドウィット方程式には 時間の概念が全く含まれません
Like all current theories of everything, that equation is speculative. But as a thought experiment, if it or a similarly time-starved equation turned out to be true, would that mean that time doesn’t exist, at the most fundamental level? Could time just be some sort of illusion generated by the limitations of the way we perceive the universe? We don’t yet know, but maybe that’s the wrong way of thinking about it. Instead of asking if time exists as a fundamental property, maybe it could exist as an emergent one.
現在提案されている 全ての万物の理論と同様に この方程式は 推測の域を出ません しかし思考実験として もしこの方程式 または同様に 時間の概念のない方程式が 正しいと証明されたとしたら それは 最も基本的なところで 時間は存在しないということでしょうか? 時間は 私達の宇宙の捉え方に 限界があることで生じた― 幻想のようなもの なのでしょうか? まだ分かってはいませんが おそらくその考え方は 誤りです 時間が基本的な特性として 存在しているかを疑うのではなく 時間は創発現象ではないかと 考えてみましょう
Emergent properties are things that don’t exist in individual pieces of a system, but do exist for the system as a whole. Each individual water molecule doesn’t have a tide, but the whole ocean does.
創発特性とは 集合体を構成する各個体には 存在しない性質が 集合体となった際に 現れるものです 水分子単体には 波はありません しかし合わさって 海となれば 波ができます
A movie creates change through time by using a series of still images that appear to have a fluid, continuous change between them. Flipping through the images fast enough, our brains perceive the passage of time from the sequence of still images. No individual frame of the movie changes or contains the passage of time, but it’s a property that comes out of how the pieces are strung together. The movement is real, yet also an illusion. Could the physics of time somehow be a similar illusion?
映像が 時が経つにつれて 変化するのは 多くの静止画を使って 連続的で 流れるような 動きがあるように 見せているからです 画像が十分な速さで 連続表示されると 人間の脳は 一連の静止画から 時の経過を 感じとります 映像を構成する 各画像は 変化したり 時の流れといったものを 含んだりしません しかし これらの画像が 一続きのものとなることで 生み出される特性なのです 映像の中の動きは本物ですが 同時に幻想でもあります では 時間の物理学も 同様に幻想なのでしょうか?
Physicists are still exploring these and other questions, so we’re far from a complete explanation.
物理学者は これらの疑問や 他の疑問を 今も研究しています まだ 完全な答えは 遠い場所にあるようです
At least for the moment.
少なくとも 現時点においては