時間は5次元である [雑談]
時間が複数次元であるという考えは、私が高校生の頃から持ち続けていたものです。最近また現代物理学に関する本を色々と読んでいて、やはりそうとしか思えないので、改めて自分の考えをまとめてみました。超ひも理論とか重力量子理論とかヒッグス粒子に興味のない方はスルーしてください。
特殊相対性理論によれば、光に近い速さで動くロケットの長さは短くなり、時間がゆっくりと流れ、その質量は重くなっていきます。もし光速で動くロケットがあれば、計算上はその長さがゼロになり、時間が停まり、質量が無限大になります。逆に光速で動くロケットからすれば、どんな航続距離（長さ）もゼロになり、出発から到達までが一瞬の出来事になります。
夜空には多くの星がまたたき、100億光年彼方からの光は100億年かけて地球に届いているのですが、光自身にとっては距離ゼロのところに一瞬で到達したに過ぎません。
このことは二点間の距離を求める相対性理論の公式からも導くことができます。
ルート（x^2 ＋ y^2 ＋ Z^2 ―（ct）^2 ）
ここで、x^2とはxの二乗を表し、ｃは光速、ｔは時間を表します。これに当てはめると、100億光年離れた場所の100億年前と現在の地球の距離はゼロになります。つまり光速で動く存在にとって、時間や空間は存在しないも同然です。時間や空間は光速から外れた存在が認識する夢まぼろしに過ぎないのかもしれません。
実は宇宙ができた当初、（ほぼ）すべての粒子には質量がなく、光速で動くことができました。しかしCP対称性の破れによってヒッグス場が生まれ、多くの粒子に質量が生まれたため、それらは光速で動くことができなくなりました。このヒッグス場は粘着テープの床に例えると分かりやすいでしょう。
最初、きれいに磨かれた床（摩擦係数ゼロ）の上を、質量ゼロの粒子たちが光速で移動していました。しかしある時、その床を粘着テープに変えてしまったので、多くの粒子はそれに足を取られて光速で移動することができなくなりました。この粘着テープの床は、見た目には均一な床にしか見えません。しかしそこに高いエネルギーを持った粒子を当てると、ほんの一瞬だけヒッグス粒子が姿を現し、すぐに分解して消えてしまいます。
さて、ここで時空図について触れておきましょう。文房具屋で方眼紙を買ってきて、そのx軸を空間、y軸を時間だと考えれば、それで完成です。
地球上にいて（空間移動をほとんどせず）、時間だけが過ぎていく我々は、この時空図でｙ軸方向――つまり上向きに進んでいることになります。これを90度と呼ぶことにします。そして光は常にｙ＝ｘで表される45度の傾きで進んでいきます。相対性理論では光速以上の存在は否定されていますが、無限大の速度で飛ぶロケットをイメージするなら、それはx軸方向（0度）に進んでいくことになります。
光の数十％という速度で飛んでいるロケットは、75度くらいの傾きで進んでいくイメージです。この時、ロケットにとっての時間軸は75度の傾きになり、空間軸は15度の傾きになります。
高校生の時の私は、こう考えました。このロケットにとっての時間軸は、地球上の私から見た空間軸（ｘ軸）の成分を含んでいる。逆にロケットにとっての空間軸は、私から見た時間軸（ｙ軸）の成分を含んでいる。つまり空間の一部が時間に変わり、時間の一部が空間に変わったのだ、と。
先程の二点間の距離を求める公式に戻りましょう。
空間的に30万キロ離れ、時間的距離がゼロの場合、両者の距離は実数になります。逆に空間的距離がゼロで時間的距離が1秒の場合、両者の距離は虚数になります。時間と空間は互いに虚数同士だということになります。つまり「空間の一部が時間に変わり、空間の一部が時間に変わる」とは、「空間と時間の一部が虚数に変わったので、私からは観測できなくなった」と考えることもできます。
だから冒頭で述べたように「ロケットが光速に近づくとその長さは短くなり、その時間はゆっくり流れるようになる」と考えました。両者が共有できる実数部分の時間や空間が減ってしまったので、当然の帰結です。世間一般には「時間や空間が伸び縮みする」と表現されますが、私の表現のほうがより直感的で本質的な気がします。
このようにロケットの速さが光速に近づくにつれ、その時間軸と空間軸はそれぞれ45度に限りなく近づいていきます。光速では両者が45度でぴったりと符合し、時間や空間という夢まぼろしは存在しないも同然になります。そして光速の数倍の速度で飛んでいるロケットの場合、（素直に考えれば）その時間軸は15度、空間軸は75度になります。
これを先程出てきた光速の数十％の速さで飛ぶロケットと比較すると、ちょうど両者の時間軸と空間軸が入れ替わっている状態です。
つまり光速を超えると時間と空間は入れ替わる――私は高校生の時にそう考えたのです。そして両者が入れ替わるためには、両者の次元数が同じでなければなりません。
その当時は超ひも理論も存在しなかったため、時間＝空間＝3次元だと考えていました。しかし現在の超ひも理論では、時間＋空間＝10次元だと分かっています。だから現在の私は、時間＝空間＝5次元だと考えています。
この記事のタイトルのような結論になるのです。
実際にこう考えると、様々なことが都合よく説明できます。私たちの世界と超光速の世界は互いに虚数の存在なので、観測することも情報交換をすることも不可能です。そして超光速の世界では時間と空間が入れ替わるため、速度を求める際の分母と分子が入れ替わります。我々から見た光速のｘ倍の速さは、超光速世界の住人にとって光速の1/ｘ倍になるのです。彼らもまた、自分たちは光速より遅いと主張するでしょう。
このことは相対性理論の公式からも導き出されます。
速度uの戦闘機が、前方に向かって速度vでミサイルを発射したとします。これを地上から見ると、ミサイルの速度はu＋v/(1＋uv/c^2）になります。
ではここで、aとbを１より大きな実数だとします。光速の1/a倍（c/a）の速度で飛ぶ戦闘機が、前方に向かって光速の1/b倍（c/b）でミサイルを発射したとします。この時、ミサイルの速度は（a+b）/（1+ab）・c になります。では光速のa倍の速度で飛ぶ戦闘機が、前方に向かって光速のb倍でミサイルを発射した場合、その速度はどうなるでしょう？
計算してみると、これも（a+b）/（1+ab）・c になるのです。つまり光速の1/a倍とa倍、1/b倍とb倍はそれぞれ等価だということです。私はこれに気付いた時、自分の仮説が全くのデタラメだとは思えなくなりました。
100％正しくなくても、現代物理学では知られていない真実やアイデアを含んでいるかもしれません。それならばこういう形でも良いので、世の中に発信したいと思いました。
他の誰かのアイデアの踏み台になり、その人が考えたアイデアを知ることができるなら、望外の喜びです。
さて、ここから先は時間＝空間＝5次元であり、光速の向こうには我々が見ることも聞くこともできない別の世界（超光速世界）が存在すると仮定したうえでの話を進めていきます。
宇宙ができた当初、（ほぼ）すべての粒子には質量がなく、光速で動くことができました。しかしCP対称性の破れによってヒッグス場が生まれ、多くの粒子に質量が生まれたため、それらは光速で動くことができなくなりました。実はこの時に反ヒッグス場も生まれ、それに絡め取られた粒子は超光速世界に行ってしまったと考えたらどうでしょう？
我々は超光速世界の存在を、重力を通じてしか観察することができません。超光速世界の重力は、我々から見て斥力になると仮定しましょう。実はこの宇宙の質量の72％はダークエネルギーと呼ばれる未知の存在であり、それはこの宇宙を引き延ばす斥力（アインシュタインの宇宙定数）として働いていますが、この正体は超光速世界の質量ではないでしょうか？
CP対象性の破れによってヒッグス場と反ヒッグス場が生まれ、質量の72％は超光速世界に、28％は我々の世界にやってきたのだとすれば、ダークエネルギーとそれ以外とが何桁も違わない理由を合理的に説明できます。また時間によってダークエネルギーのばらつきがある（超光速世界にも重力の強い場所と弱い場所の空間的ばらつきがある）としたら、ある程度時間が経ってから急に宇宙定数が大きくなり、宇宙の膨張が早くなったとしても不思議ではありません（事実そうなっています）。
恐らく超光速世界では反物質のほうが多く存在し、その代わりに我々の世界では物質のほうが多く存在するのでしょう。
ダークマターについては、我々の宇宙に隣接するブレーン宇宙から染み出してきた重力を観測しているのか、はたまた未知の物質がこの宇宙にあるのか、私には分かりません。5次元の空間は、3次元のブレーン宇宙を内包する余地を十分に残しているのですから。
さて、先程は時間と空間が合わせて10次元だと述べましたが、超ひも理論の中でも最有力候補とされるⅯ理論では、もう一つの次元が隠れていて合計11次元だとされています。
そして私の仮説でも同様に11次元が必要になります。我々と超光速世界の住人が光速という壁に隔てられて互いに干渉できないのだとしたら、時間と空間のあわせて10次元以外に、光速より遅いか速いかを別の次元として指定する必要があるのです。
ここでブラックホールについて考えましょう。
ブラックホールにはシュバルツシルト半径と呼ばれるものがあり、これがこの世界と超光速世界を隔てる境界線です。現にこのシュバルツシルト半径の表面では時間が停まり、光すら逃れられずにその場に留まってます。だからその向こう側は超光速の世界だろうと考えました。
もしこれより内側に我々が入ったら、中心に吸い込まれていくしかありません。超光速世界の領域では、重力のせいで（我々にとって）空間的に一定方向に動くことしかできないのです。
そして前述のように、我々にとっての空間は超光速世界にとっての時間です。つまり言い換えると、「超光速世界では重力の影響で時間的に一定方向に動くことしかできない」となります。これが何を意味しているかというと、時間が過去から未来に向けて流れるのは重力のおかげだということです。
超ひも理論の学者たちは「時間＋空間＝10次元」だと知りながら、暫定的に時間を1次元だと考えています。これは、時間が複数次元だとしたら過去から未来へと向かう方向が分からなくなるからに過ぎません。しかし重力が時間の流れる向きを決めるのだとしたら、時間が複数次元でも支障はなくなり、同時に重力が他の3つの力（強い力、弱い力、電磁力）よりも弱いことも説明できてしまいます。重力はミクロの世界で時間的、空間的に余剰次元に逃げてしまうから弱くなるのです。
時間が一定方向に流れる5次元の川だとしたら、その中には無数の異なる歴史が内包されています。いわゆるパラレルワールドであり、シュレーディンガーの猫は、5次元の時間の中で猫が死んだ歴史と生きている歴史が枝分かれしたに過ぎません。
ＳＦ的な観点で言えば、もしタイムマシンで過去（川の上流）に戻ったとしても、それが自分の知っている過去（5次元の時間の中で完全に同じ場所）だという保証はありません。自分の知っている過去に戻れないのであれば、過去に戻って未来を変える意味もないし、既存のタイムトラベル系ＳＦの多くが破綻してしまいます。
特殊相対性理論によれば、光に近い速さで動くロケットの長さは短くなり、時間がゆっくりと流れ、その質量は重くなっていきます。もし光速で動くロケットがあれば、計算上はその長さがゼロになり、時間が停まり、質量が無限大になります。逆に光速で動くロケットからすれば、どんな航続距離（長さ）もゼロになり、出発から到達までが一瞬の出来事になります。
夜空には多くの星がまたたき、100億光年彼方からの光は100億年かけて地球に届いているのですが、光自身にとっては距離ゼロのところに一瞬で到達したに過ぎません。
このことは二点間の距離を求める相対性理論の公式からも導くことができます。
ルート（x^2 ＋ y^2 ＋ Z^2 ―（ct）^2 ）
ここで、x^2とはxの二乗を表し、ｃは光速、ｔは時間を表します。これに当てはめると、100億光年離れた場所の100億年前と現在の地球の距離はゼロになります。つまり光速で動く存在にとって、時間や空間は存在しないも同然です。時間や空間は光速から外れた存在が認識する夢まぼろしに過ぎないのかもしれません。
実は宇宙ができた当初、（ほぼ）すべての粒子には質量がなく、光速で動くことができました。しかしCP対称性の破れによってヒッグス場が生まれ、多くの粒子に質量が生まれたため、それらは光速で動くことができなくなりました。このヒッグス場は粘着テープの床に例えると分かりやすいでしょう。
最初、きれいに磨かれた床（摩擦係数ゼロ）の上を、質量ゼロの粒子たちが光速で移動していました。しかしある時、その床を粘着テープに変えてしまったので、多くの粒子はそれに足を取られて光速で移動することができなくなりました。この粘着テープの床は、見た目には均一な床にしか見えません。しかしそこに高いエネルギーを持った粒子を当てると、ほんの一瞬だけヒッグス粒子が姿を現し、すぐに分解して消えてしまいます。
さて、ここで時空図について触れておきましょう。文房具屋で方眼紙を買ってきて、そのx軸を空間、y軸を時間だと考えれば、それで完成です。
地球上にいて（空間移動をほとんどせず）、時間だけが過ぎていく我々は、この時空図でｙ軸方向――つまり上向きに進んでいることになります。これを90度と呼ぶことにします。そして光は常にｙ＝ｘで表される45度の傾きで進んでいきます。相対性理論では光速以上の存在は否定されていますが、無限大の速度で飛ぶロケットをイメージするなら、それはx軸方向（0度）に進んでいくことになります。
光の数十％という速度で飛んでいるロケットは、75度くらいの傾きで進んでいくイメージです。この時、ロケットにとっての時間軸は75度の傾きになり、空間軸は15度の傾きになります。
高校生の時の私は、こう考えました。このロケットにとっての時間軸は、地球上の私から見た空間軸（ｘ軸）の成分を含んでいる。逆にロケットにとっての空間軸は、私から見た時間軸（ｙ軸）の成分を含んでいる。つまり空間の一部が時間に変わり、時間の一部が空間に変わったのだ、と。
先程の二点間の距離を求める公式に戻りましょう。
空間的に30万キロ離れ、時間的距離がゼロの場合、両者の距離は実数になります。逆に空間的距離がゼロで時間的距離が1秒の場合、両者の距離は虚数になります。時間と空間は互いに虚数同士だということになります。つまり「空間の一部が時間に変わり、空間の一部が時間に変わる」とは、「空間と時間の一部が虚数に変わったので、私からは観測できなくなった」と考えることもできます。
だから冒頭で述べたように「ロケットが光速に近づくとその長さは短くなり、その時間はゆっくり流れるようになる」と考えました。両者が共有できる実数部分の時間や空間が減ってしまったので、当然の帰結です。世間一般には「時間や空間が伸び縮みする」と表現されますが、私の表現のほうがより直感的で本質的な気がします。
このようにロケットの速さが光速に近づくにつれ、その時間軸と空間軸はそれぞれ45度に限りなく近づいていきます。光速では両者が45度でぴったりと符合し、時間や空間という夢まぼろしは存在しないも同然になります。そして光速の数倍の速度で飛んでいるロケットの場合、（素直に考えれば）その時間軸は15度、空間軸は75度になります。
これを先程出てきた光速の数十％の速さで飛ぶロケットと比較すると、ちょうど両者の時間軸と空間軸が入れ替わっている状態です。
つまり光速を超えると時間と空間は入れ替わる――私は高校生の時にそう考えたのです。そして両者が入れ替わるためには、両者の次元数が同じでなければなりません。
その当時は超ひも理論も存在しなかったため、時間＝空間＝3次元だと考えていました。しかし現在の超ひも理論では、時間＋空間＝10次元だと分かっています。だから現在の私は、時間＝空間＝5次元だと考えています。
この記事のタイトルのような結論になるのです。
実際にこう考えると、様々なことが都合よく説明できます。私たちの世界と超光速の世界は互いに虚数の存在なので、観測することも情報交換をすることも不可能です。そして超光速の世界では時間と空間が入れ替わるため、速度を求める際の分母と分子が入れ替わります。我々から見た光速のｘ倍の速さは、超光速世界の住人にとって光速の1/ｘ倍になるのです。彼らもまた、自分たちは光速より遅いと主張するでしょう。
このことは相対性理論の公式からも導き出されます。
速度uの戦闘機が、前方に向かって速度vでミサイルを発射したとします。これを地上から見ると、ミサイルの速度はu＋v/(1＋uv/c^2）になります。
ではここで、aとbを１より大きな実数だとします。光速の1/a倍（c/a）の速度で飛ぶ戦闘機が、前方に向かって光速の1/b倍（c/b）でミサイルを発射したとします。この時、ミサイルの速度は（a+b）/（1+ab）・c になります。では光速のa倍の速度で飛ぶ戦闘機が、前方に向かって光速のb倍でミサイルを発射した場合、その速度はどうなるでしょう？
計算してみると、これも（a+b）/（1+ab）・c になるのです。つまり光速の1/a倍とa倍、1/b倍とb倍はそれぞれ等価だということです。私はこれに気付いた時、自分の仮説が全くのデタラメだとは思えなくなりました。
100％正しくなくても、現代物理学では知られていない真実やアイデアを含んでいるかもしれません。それならばこういう形でも良いので、世の中に発信したいと思いました。
他の誰かのアイデアの踏み台になり、その人が考えたアイデアを知ることができるなら、望外の喜びです。
さて、ここから先は時間＝空間＝5次元であり、光速の向こうには我々が見ることも聞くこともできない別の世界（超光速世界）が存在すると仮定したうえでの話を進めていきます。
宇宙ができた当初、（ほぼ）すべての粒子には質量がなく、光速で動くことができました。しかしCP対称性の破れによってヒッグス場が生まれ、多くの粒子に質量が生まれたため、それらは光速で動くことができなくなりました。実はこの時に反ヒッグス場も生まれ、それに絡め取られた粒子は超光速世界に行ってしまったと考えたらどうでしょう？
我々は超光速世界の存在を、重力を通じてしか観察することができません。超光速世界の重力は、我々から見て斥力になると仮定しましょう。実はこの宇宙の質量の72％はダークエネルギーと呼ばれる未知の存在であり、それはこの宇宙を引き延ばす斥力（アインシュタインの宇宙定数）として働いていますが、この正体は超光速世界の質量ではないでしょうか？
CP対象性の破れによってヒッグス場と反ヒッグス場が生まれ、質量の72％は超光速世界に、28％は我々の世界にやってきたのだとすれば、ダークエネルギーとそれ以外とが何桁も違わない理由を合理的に説明できます。また時間によってダークエネルギーのばらつきがある（超光速世界にも重力の強い場所と弱い場所の空間的ばらつきがある）としたら、ある程度時間が経ってから急に宇宙定数が大きくなり、宇宙の膨張が早くなったとしても不思議ではありません（事実そうなっています）。
恐らく超光速世界では反物質のほうが多く存在し、その代わりに我々の世界では物質のほうが多く存在するのでしょう。
ダークマターについては、我々の宇宙に隣接するブレーン宇宙から染み出してきた重力を観測しているのか、はたまた未知の物質がこの宇宙にあるのか、私には分かりません。5次元の空間は、3次元のブレーン宇宙を内包する余地を十分に残しているのですから。
さて、先程は時間と空間が合わせて10次元だと述べましたが、超ひも理論の中でも最有力候補とされるⅯ理論では、もう一つの次元が隠れていて合計11次元だとされています。
そして私の仮説でも同様に11次元が必要になります。我々と超光速世界の住人が光速という壁に隔てられて互いに干渉できないのだとしたら、時間と空間のあわせて10次元以外に、光速より遅いか速いかを別の次元として指定する必要があるのです。
ここでブラックホールについて考えましょう。
ブラックホールにはシュバルツシルト半径と呼ばれるものがあり、これがこの世界と超光速世界を隔てる境界線です。現にこのシュバルツシルト半径の表面では時間が停まり、光すら逃れられずにその場に留まってます。だからその向こう側は超光速の世界だろうと考えました。
もしこれより内側に我々が入ったら、中心に吸い込まれていくしかありません。超光速世界の領域では、重力のせいで（我々にとって）空間的に一定方向に動くことしかできないのです。
そして前述のように、我々にとっての空間は超光速世界にとっての時間です。つまり言い換えると、「超光速世界では重力の影響で時間的に一定方向に動くことしかできない」となります。これが何を意味しているかというと、時間が過去から未来に向けて流れるのは重力のおかげだということです。
超ひも理論の学者たちは「時間＋空間＝10次元」だと知りながら、暫定的に時間を1次元だと考えています。これは、時間が複数次元だとしたら過去から未来へと向かう方向が分からなくなるからに過ぎません。しかし重力が時間の流れる向きを決めるのだとしたら、時間が複数次元でも支障はなくなり、同時に重力が他の3つの力（強い力、弱い力、電磁力）よりも弱いことも説明できてしまいます。重力はミクロの世界で時間的、空間的に余剰次元に逃げてしまうから弱くなるのです。
時間が一定方向に流れる5次元の川だとしたら、その中には無数の異なる歴史が内包されています。いわゆるパラレルワールドであり、シュレーディンガーの猫は、5次元の時間の中で猫が死んだ歴史と生きている歴史が枝分かれしたに過ぎません。
ＳＦ的な観点で言えば、もしタイムマシンで過去（川の上流）に戻ったとしても、それが自分の知っている過去（5次元の時間の中で完全に同じ場所）だという保証はありません。自分の知っている過去に戻れないのであれば、過去に戻って未来を変える意味もないし、既存のタイムトラベル系ＳＦの多くが破綻してしまいます。
宇宙空間を巨視的に見るとぐちゃぐちゃに曲がりくねったものだと思います。x,y,z軸が直交した次元とはとても考えられません。ひも理論のことは全くわかりませんが、１０次元また１１次元とか激論が戦われています。リサランドール博士の直交する空間はあり得ないということも聞いたことが有ります。本当に宇宙とは何か不可解なものですね？
by tom-j (2015-11-28 17:59)
リサ・ランドール博士の「ワープする宇宙」を読了しました。2006年時点の知見と矛盾しない範囲中で、こんな宇宙モデルやあんな宇宙モデルが考えられる、という内容です。
しかし個人的には、人間が手垢をつけてこねくり回した作品というイメージが拭えませんでした。
その後、LHCが稼働し、8Tev までの実験が行われたようですが、博士が予言した1Tev 付近での余剰次元を示唆する新粒子が見つかったという話は聞こえてきません。
博士は超対称性粒子を隔離するための別ブレーンを考えていたようですが、私はそれを超光速世界で代用できるかもしれないと考えています。
by 毎留 (2016-02-23 21:37)
その後、一部の間違いに気づき、それらを修正したうえでタイムトラベルに関する自分なりの考え方を小説の形でまとめてみました。
タイムパラドックス、シュレーディンガーの猫、EPRパラドックス、ブラックホールの特異点問題、なぜこの宇宙には反物質よりも物質が多いのか、宇宙の果てはどうなっているのかという疑問に対し、自分なりの答えを出しています。もしこれが正しければ、現代の理論物理学を根底から覆し、既存のタイムトラベル系ＳＦのほとんどすべてが過去の遺物になります。しかし理論物理学の専門家複数名にメールしてもガン無視されています。
理論的な誤りに気付いた方、ぜひ教えてください。産業革命級のアイデアなのか、ただの妄想なのか、それを知って納得したいだけです。ご教示いただける方には感謝の念しかなく、ご迷惑をおかけするつもりは一切ありません。
hmdknsk@hotmail.com
タイムトラベルの終わり
http://ncode.syosetu.com/n9160dl/
by 毎留 (2016-11-04 00:25)