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プレゼンティズムと多元宇宙仮説∗
森田邦久∗∗
要旨
特殊相対性理論(STR)は絶対同時性の存在を否定するため、プレゼンティズムに対抗するためにしばしば用いられる。STRを一般化した一般相対性理論(GTR)によれば、宇宙全体に共通する「宇宙時間」という概念を考えることができる。したがって、宇宙時間は絶対時間の候補となり、プレゼンティズムを維持するための手段となる可能性がある。しかしながら、GTRは量子力学(QM)と統一されていないため、不完全とも言える。本稿では、多元宇宙仮説のある種が正しいとすれば、プレゼンティズムは支持できないことを論じる。
キーワード:プレゼンティズム、多元宇宙、相対性理論、量子力学
1. はじめに
プレゼンティズムは、現在存在するものだけが存在するとする、時間に関する主要な存在論的見解の一つである。この見解は我々の直観とよく一致するが、現在主義と特殊相対性理論(STR)は絶対同時性などの関係を否定するため両立しないと言われることが多い[1]、[2、pp. 42ff.]。異なる速度で運動している(したがって、異なる慣性系である)2人の観測者O1とO2がいると考えてみよう。両方の観測者が現在、点Aに到着し、事象EAがAで発生する。さらに、事象EBも点Bで発生し、点BはAから空間的に離れている。EBの発生はO1にとってEAと同時に発生する。これは、EBがO1にとって現在の事象であることを意味する。したがって、O1にはEAとEBが存在する。しかし、STRによれば、EBはO2にとってEAと同時には発生しない。したがって、EBは現在の事象ではなく、O2には存在しない。この結果から、どの事象が存在するかは、誰が観測者であるかによって決まることがわかる。しかしながら、この結論は明らかに受け入れられない。
この批判に対して、現在主義者は2つの反論を取り得る。(a) STRを否定する、または(b) STRが実際には絶対的同時性などというものは存在しないことを含意することを否定する。
ほとんどの現在主義者は選択肢(b)を支持するようだ[3, 5節]。
現在主義の支持者であるマルコシアンは、上記の反論に対して選択肢(b)に従った回答をし、STRを引用して現在主義への批判を次のように要約している[4, 3.9節]。
相対性からの議論 (AFR)
(1) STRは真である。
(2) STRは絶対的同時性のような関係は存在しないことを含意する。
(3) 絶対的同時性のような関係が存在しないならば、絶対的現在性のような性質は存在しない。
(4) 現在主義は絶対的現在性のような性質が存在することを含意する。
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現在主義は誤りである。
マルコシアンは次に、STRの2つの可能なバージョン、すなわちSTR+とSTR−を検討する。
STR+ = STRの哲学的に堅牢なバージョンであり、絶対的同時性のような関係は存在しないという命題を文字通り含む、あるいは少なくとも含意するのに十分な哲学的要素が組み込まれている。
STR− = STRの哲学的に厳格なバージョンであり、経験的にはSTR+と同等であるが、絶対的同時性のような関係は存在しないという命題を文字通り含む、あるいは含意するのに十分な哲学的要素が組み込まれていない。
マルコシアンは、前提(1)はAFRがSTR+に関する場合誤りであるが、AFRがSTR−に関する場合、現在主義者は前提(2)を正当に否定できると述べている。したがって、現在主義が誤りであると結論付ける必要はない。
現在主義からの反論の要点は、理論の経験的妥当性と、その理論の存在論的含意の妥当性を同一視するのは誤りであるという点である。
したがって、STRの経験的成功は、現在主義を放棄することを必要としない。
この議論は論理的に妥当である。しかしながら、現在主義を受け入れることは、STRの不完全性を受け入れることを意味することもまた真実である。なぜなら、現在主義は、STRの対応するものが備えていない何かが存在すると主張するからである。
例えば、サンダースは、「現在主義者は、特殊相対論は根本的に不完全であると結論せざるを得ない」と述べている[1,
p. 282]。
一見すると、STRは広く成功している理論であるため、現在主義者がSTRの不完全性を受け入れることは問題があるように思われる。しかしながら、STRは慣性系のみを考慮に入れているという意味で、実際には不完全であると述べることができる。本稿では、一般相対性理論(GTR)を考慮すると現在主義を支持することが可能であることを示す。しかし、多元宇宙仮説のある種の多様性を考慮すると、現在主義を支持することは困難であると主張する。
2. 現在主義と一般相対性理論
本節ではGTRについて考察する。GTRは慣性系と非慣性系の両方を考慮する理論であるのに対し、一般相対性理論は慣性系のみを考慮する。したがって、一見するとGTRはSTRよりも一般化されており、絶対同時性の存在はGTRにおいても否定されなければならない。しかし実際には、GTRは絶対参照系の候補を提供している。
さらに、絶対的な基準系があれば、空間的に離れた二つの事象の絶対的な同時性の関係を決定でき、こうして現在主義の教義を守ることができます。
よく知られているように、ほとんどの宇宙論者は、宇宙が膨張していることに同意しています。この事実は、宇宙には始まりがあったに違いないことを意味し、宇宙論者は
宇宙誕生から140億年が経過したと推定しています。しかし、彼らはどの基準系で宇宙の年齢を測っているのでしょうか?例えば、モリス(1985、174ページ)は次のように述べています。
ちなみに、特殊相対性理論は時間の測定が相対的であることを示唆していますが、それでも宇宙の年齢という概念は正確な意味を持っています。
逆説的ですが、一般相対性理論は特殊相対性理論ほど相対的ではありません。これは特殊相対論が様々な観測者による時間測定について述べていることと矛盾するものではないが、宇宙全体に適用できる宇宙時間を定義することを可能にする。宇宙時間とは、宇宙の平均膨張に沿って運動している観測者によって測定される時間である。[5, p. 174]
したがって、宇宙時間は絶対時間の有力な候補である。宇宙時間が本当に絶対時間であるかどうかは、ここではそれほど重要ではない。重要な点は、STRにはそのような具体的な候補が見当たらないにもかかわらず、GTRには絶対時間の具体的な候補(したがって絶対同時性の存在を可能にする)を示唆できるということである。したがって、現在主義者は、GTRの不完全性を受け入れるか、現在主義を拒絶するかという選択に直面することはない。
3. 現在主義と量子力学
アインシュタインが空間的に離れた事象間の同時性の相対性をSTRに基づいて証明した光学的な方法以外にも、同時性を決定する方法があるかもしれない。ジマーマンは、量子測定に現れる非局所相関がそのような候補の一つになり得ると指摘している[6, p. 186]。
ジマーマンは、たとえ非局所相関に基づく量子力学的同時性を受け入れ、それをSTRに加えても、STRの実証的な成功を損なうことはないと主張する。彼はモードリンの言葉を次のように引用している。
「時空の相対論的説明の肯定的な部分は否定されない。むしろ、ローレンツ計量に加えて、新しい構造が加えられるのだ。このため、いかなる物理現象についても、相対論的説明の成功は失われる必要も修正される必要もないという明白な意味がある。もし葉脈構造なしに説明できるものがあれば、それについて言及する必要はない。」したがって、現象に関する既存の適切な相対論的説明が何らかの形で失われる危険性はない。この意味では、相対論の内容は全く否定されていない。[7, p. 160]
要するに、量子力学(QM)は、光学的な方法以外に絶対同時性を決定する方法が存在することを示唆している。さらに、STRは実際にはQMと統一されていないという意味で完全な理論ではない。さらに、モードリンとジマーマンが述べているように、STRに特殊葉理を追加しても理論は全く変わらない。
4. プレゼンティズムとマルチバース仮説
第2節と第3節では、プレゼンティズムとGTRの関係、そしてプレゼンティズムとQMの関係を検討した。GTRとQMはどちらも、絶対同時性を決定する方法を提供できるように思われる。しかし、Callenderが指摘するように、たとえGTRやQMが望ましい葉脈構造を提供するとしても、その葉脈構造が現在主義者にも好まれていると考える理由はない[8, pp. 65f]。さらに、GTRとQMはどちらもまだ統一されていないという意味で不完全である。最終理論にはまだ到達していないものの、様々な統一の試みの中で、時空に関する興味深い見解がいくつか提示されてきた。そのような見解の一つが多元宇宙仮説であり、これは我々の宇宙以外にも多くの宇宙が存在すると主張する。多元宇宙仮説には、以下のように3つの重要な変種が考えられる([9]~[12]参照)。
(1) 1981年、佐藤とGuthはそれぞれ独立に(古い)インフレーションモデルを提唱した。
[13], [14]。その後、LindeとAlbrecht–Steinhardtはそれぞれ独立に新しいインフレーションモデルを提唱した(例えば[9, ch. 12]参照)。新しいモデルによれば、インフレは・・・
5. プレゼンティズムとエクピロティック宇宙
この段階で、インフレーション・モデルに代わるいくつかの選択肢、例えばエクピロティック宇宙[17]があることを述べておくべきである。このモデルは循環宇宙の一種を示唆しており、一見多元宇宙を想定していない。代わりに、多くの「ブレーンワールド」の存在を想定しているが、それらは我々のブレーンワールドと共通の次元上に存在し、時には互いに衝突する(これがビッグバンの原因である)。スタインハートとトゥロックは、宇宙が「透明」になる前、つまり光子が自由に移動できるようになる前に生成された重力波を観測することで、インフレーション・モデルとエクピロティック・モデルのどちらが優れているかを判断できると主張している。なぜなら、電磁気学的調査技術を用いて、この時点以前の宇宙がどのようなものであったかを知ることはできないからである。
しかし、たとえこのモデルが正しいとしても、我々の宇宙と共通する次元を持たない宇宙が存在しないとは必ずしも言えない。これは、インフレーションモデルと同様に、このモデルが宇宙の始まりという問題を解決していないためです。
もし宇宙が完全に循環的であるならば、つまり全く同じ宇宙が繰り返し誕生したならば、宇宙の周期を区別できないため、始まりは存在しないと結論付けることができます。しかし、エクピロティックモデルによれば、宇宙の周期における様々な周期は互いに異なり、このモデルは完全に循環的ではありません。したがって、始まりがないというのは非常に疑わしいことです。したがって、ヴィレンキン(そしてハートルとホーキング)は依然としてエクピロティックモデルを受け入れることができ、ヴィレンキンとハートル=ホーキングモデルは、広く受け入れられてはいないものの、依然として宇宙の始まりを説明する唯一の候補です。
ヴィレンキンとハートル=ホーキングモデルで示されるように、宇宙が無から存在するようになったメカニズムが正しいかどうかは重要ではありません。問題は、宇宙が無から生まれたかどうかという点に尽きる。
もし、完全に周期的ではない宇宙が・・・・
6. 結論と考察
本稿では、現代物理学が絶対同時性の可能性を許容するかどうかについて議論する。絶対同時性は、現在主義にとって不可欠な存在である。
近年、科学者たちは、我々の宇宙以外にも多くの宇宙が存在するという仮説を受け入れつつある。これらの仮説は、
一般相対性理論と量子力学を統合する試みから得られたものである。大まかに言えば、多元宇宙仮説には3つの種類があり、(1) 永遠インフレーション理論、(2) 超弦理論、そして
(3) 宇宙が無から創造されたという仮説から導かれる。永遠インフレーション理論は、我々の宇宙を含む他のすべての宇宙が出現する母宇宙が存在することを示唆しているため、絶対同時性の存在を否定するものではない。
さらに、(2)で考察される宇宙は、通常、(1)の宇宙と同一視される。
しかし、インフレーションモデルは宇宙の始まりを示す理論ではありません。ヴィレンキンとハートル=ホーキングが主張するように、もし私たちの宇宙が無から創造されたのであれば、絶対的な同時性は存在せず、したがって、科学理論を真剣に考慮に入れるならば、現在主義はほとんど説得力を持ちません。
それでもなお、現在主義の支持者は、ボーン[18、175-176ページ]のように、私の反論に反論するかもしれません。彼は(著者強調)
私はこう主張します。第一に、私たちは私たち自身が絶対的に現在に存在すること、そして現在時制の命題が絶対的に真であることが何を意味するかを理解しています。なぜなら、もし私たちが現在主義者であるならば、私たちが現在存在しているかどうかについて、正しくないことは不可能だからです。第二に、同時性は現在時制の命題の連言によって定義されます。
しかし、ボーンの議論は論点先取である。なぜなら、それは現在主義が正しい場合にのみ有効だからである。
現在主義が間違っているなら、私たちが存在する瞬間は必ずしも現在ではない。
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論文の著者は「ブロック宇宙論信奉者」という事になる。
しかしながら「現在主義者」でも「ブロック宇宙論信奉者」でも「自分が存在している今」は疑う事が無い模様ww
但しその「今」を「絶対的なもの」とするか「相対的なものとするか」の違いの様である。