ウィキペディアがあなたにとって真実と知識の主要な拠点であり、物理法則が揺るぎないものであるなら、あなたは審問で働きに行くべきです。 18世紀の物理学者の理論的発明に異議を唱える人は、これほど多く燃えていません！
私は長い間、そのようなレベルの過激派の無知を見てきませんでした、そして、彼をハブレで見るのは二重に奇妙です。
私は著者とは異なり、 科学者なので、時間の性質、因果関係、タイムトラベルについて本当に知っていることを好奇心の強い読者に伝えようとします。
時間
古典的な力学では、時間は絶対的であり、1つの参照システムから別の参照システムへの移行中に時間間隔が変化しないという意味で変化しないと見なされます。
ここで、（x、y、z、t）は古いシステムの座標、（x '、y'、z '、t'）は新しいシステムの座標です。 以下、（式を単純化するために）1つのシステムが速度vでx軸に平行な別のシステムに対して移動すると仮定します。
これはいわゆる ガリレオ変換-参照フレームを変更すると座標がどうなりますか。 ガリラヤの意味では、「時間の流れ」は宇宙全体で同じであり、すべてのオブジェクトの時間座標は同じです。 同時に、古典力学は時間の矢の一意性を決して解釈しません。 さらに、時間の動きの概念そのものは、ニュートンの公式には決して含まれていません。
古典力学では、私たち自身が過去から未来への動きを紹介します。 一連の質点（座標と速度）と作用する力があるとします。 次に、dt間隔を確認して、システムが時間とともにどのように進化するかを確認します。 誰も私たちが反対方向に動いて、過去にシステムに何が起こったのかを追跡するのを止めていません。
ただし、「タイムトラベル」-つまり tスケールでの特定のオブジェクトの過去への移動は、ニュートン力学によって禁止されています（上記を参照-宇宙全体に1つの時間の流れがあります）。
マクスウェルが電気力学を定式化すると状況はさらに楽しくなり、その後、アインシュタインは電気力学と古典力学の矛盾を解決しようとして相対性理論を作成しました。
相対性理論の特別な理論の枠組みの中で、ある慣性参照系から別の慣性系への移行において、これらの変換をすでに使用しています。
、
どこで
。
ここでは、見やすいように、各参照システムには独自の「時間スケール」があります。 SRTのフレームワーク内では、ポイント間の空間的間隔も時間間隔も保存されません-それらの平方の差のみが保存されます：
ds 2 = c 2 dt 2 -dx 2 -dy 2 -dz 2 。
ここに何が書かれていますか？ 特殊な4次元疑似ユークリッド空間のこの説明-いわゆる ミンコフスキー空間-点間の距離は、座標差の二乗の差に等しくなります（通常のユークリッド空間のような合計ではありません）。
SRTの観点から見ると、各物体の動きは、4次元ミンコフスキー空間の軌跡を表します。 「ワールドライン」。
図の円錐は、いわゆる 「ライトコーン」は、光の速度で移動するオブジェクトの軌跡です。
以来、各オブジェクトの時間には独自の時間があり、さらに、自由に変更することができます。理論的には、ワールドラインの「反転」を許可できます。 タイムトラベル。
（SRTで前進するのは非常に簡単です-光に近い速度で移動するのに十分です-この効果は、顕微鏡スケールではありますが、成功裏に確認されています。したがって、 後進の意味でのタイムトラベルについて引き続き説明します ）
ただし、2つの大きな問題があります。
1つは、マテリアルオブジェクトがライトコーンの境界に到達できないことです。これには、無限の量のエネルギーを適用する必要があります。
2番目は、ローレンツ変換の奇妙な特徴です。 光の速度よりも速くオブジェクトをポイントAからポイントBに移動できたとします。 確かに、オブジェクトが最初にポイントBに現れ、次にポイントAから離れる参照システムがあります。簡単に言えば、光より速い動きはSRTの時間の動きですが、非常に重要な意味でのみです。
確かに、このようなシステムがあることをどのように理解していますか？ 一部の観測者には過去への動きがあるが、一部の観測者にはそうではないことが判明しています。 それはもっぱら観測者の速度に依存します。
そして、第二に、原因と結果を伴う完全な狂気が判明します。 明らかに、ポイントBでのオブジェクトの出現は、ポイントAからの離脱の結果です。しかし、一部の観測者にとっては、効果は原因よりも後に発生します。 そして、いくつかのために-前に。 この問題に戻ります。
その結果、ガソリンスタンドでは、光よりも速い動きは禁止されています。 いいえ、より正確に、そうではありません。互いの光円錐の外側にあるオブジェクト間での情報の転送は禁止されています。 そうでなければ、サービスステーションは不溶性の矛盾に直面します。
最初は、光よりも速く移動するシステムが許可されます-光よりも速く移動するシステムは情報を交換しません。 例えば、インフレーション理論は、ビッグバンの最初の頃、生まれたばかりの宇宙の家族が光よりも何倍も速い速度でお互いから離れていったことを示唆しています。 そして、ここに矛盾はありません-なぜなら 宇宙は光よりも速く互いに離れ、一方からの光はもう一方に到達することはなく、情報は送信されません。
しかし、私たちは羊に戻ります。 時間の性質についての議論に。 率直に言って、STOはこの問題の理解にかなり貢献しています。 オブジェクトの「内部時間」とは何ですか？また、どのように測定されますか？ なぜミンコフスキー空間の時間座標は空間と反対ですか？ 最後に、このような「慣性の参照フレーム」とはどのような種類の獣で、実際にどこで入手できるのでしょうか？
アインシュタインはこれらすべての困難も理解していたため、10年後、彼は相対性理論（GR）を作成しました。
したがって、初心者にとっては、GRのすべての座標（一時的なものを含む）は、軸上の点の数にすぎません。 意味はありません、尋ねてください。
さらに、時空の各ポイントのこれらの座標では、いわゆる 基本計量テンソルg ab 。 これはどんな獣ですか？ これは、隣接するポイント間の距離を決定する4x4マトリックスです。 ある地点（x 0 、x 1 、x 2 、x 3 ）にいて、方向（dx 0 、dx 1 、dx 2 、dx 3 ）に移動しているとします。 その後、あなたは距離を移動します：
以下では、上および下から繰り返されるインデックスに対して合計が暗示されます。 実際、16個のコンポーネントの合計がここに記述されています。
正規直交基底を持つ通常のユークリッド空間の場合、行列gは恒等式に等しくなります。 ミンコフスキー空間では、g 00 = 1、g 11 = g 22 = g 33 = -1
一般相対性理論の分野では、計量テンソルの成分は絶対に何でもかまいません。 つまり 隣接するポイント間の距離は、座標の差の（ほぼ）任意の関数です。 さて、座標は完全に任意です、覚えていますか？
ある座標系から別の座標系に突然移動したい場合、すべてのテンソル（基本的なメトリックを含む）は次の変更を受けます。
全体として、それは簡単な部分でした:)。 要するに、GTRでは、絶対に任意の座標と絶対に任意の参照ポイントを要求できます。計算する必要があるのは、基本的なメトリックテンソルだけです。 「オブジェクトの一意の時間を測定する方法」についての質問は、それだけの価値があるとは思われません。好きなように時間を数えます。
それで、時空幾何学については、わかったように、この空間のオブジェクトに目を向けるようになりました。 運動量と身体エネルギーの分布から、いわゆる エネルギー運動量テンソル T ab 時空の各点でまったく同じであり、質量とエネルギーの「密度」を設定します。
最後に、すべての方向の基本テンソルの導関数と、すべてのオブジェクトの導関数（速度）が必要です。
これで、空間のジオメトリと体の動きが相互にどのように影響するかを定式化できます。
スペースのジオメトリは次のように変更されます。
この方程式は、ヒルベルト・アインシュタイン方程式として知られています。 ここで、R abはいわゆる 基本メトリックテンソルの2次偏微分で表されるリッチテンソル。 （ちなみに、グリゴリー・ペレルマンは、リッチ・テンソル・フローに正確に捧げられた作品で、ポアンカレの定理をさりげなく証明しました。）
ここに何が書かれていますか？ エネルギー運動量テンソル、計量テンソル、および計量テンソルの導関数がわかれば、計量テンソルの2次導関数を計算できます。 したがって、エネルギーと運動量が空間の形状にどのように影響するかを決定します。
さあ、戻る。 空間のジオメトリがその中のオブジェクトの動きにどのように影響するかを判断するために、各マテリアルポイントに対して、ds 2 →minが通る距離を指示します。 この条件を明らかにすることにより（たとえば、ラグランジュの原理を通じて）、オブジェクトの2次導関数（「加速度」）の式を取得します。 特に、質量のない粒子（光）の場合、動きは次の式で表される測地線に沿って発生します。
ここではbc-いわゆる 計量テンソルで表されるクリストッフェル記号。
そのような動きの意味を理解できる用語で説明するかなりエレガントなアナロジーがあります。 いくつかの点でシートを引っ張り、重いボールを置いたと想像してください。 これらの場所では、シートはエネルギーと運動量の存在下で空間が湾曲しているように曲がって湾曲しています。
では、シート上で軽いボールを転がしましょう。 平らなエリアでは、彼は直線で動きます。 しかし、大規模なポイントに近づくと、彼は重いボールが彼を「引っ張った」ように軌道を曲げます。 これは、実際にボールが移動する「空間」の曲率によって引き起こされる引力の効果です。
うわ では、GRの観点からオブジェクトがどのように動くかをまとめましょう。
-空間の現在のジオメトリ（計量テンソル）と、その中のエネルギーと運動量の位置（エネルギー運動量テンソル）を知る必要があります。
-さらに、「速度」、つまり それらの両方の一次偏微分。
-その後、メトリックテンソルとオブジェクトのワールドラインの両方の2次導関数を計算し、それに応じてモデリングのステップを実行できます。
ただし、ここには非常に不快な瞬間があります。 システムの初期状態を尋ねることは非常に簡単ではありません。そのような状況は単に受け入れられないことが簡単にわかります。 状態を構築するためのアルゴリズムはありません。2つの有効な状態の合計が無効な状態になることがあります。 ヒルベルト・アインシュタイン方程式の厳密に4つの厳密な解析解があります。シュワルツシルト、カー、ライスナー・ノードストローム、カー・ニューマンのメトリックです。
方程式の数値解もまた、その非常に複雑さのためにありそうにありません：4次元空間の各ポイントに対して、4つの16桁の行列を保存し、各ステップで32の方程式を解く必要があります。
一般的な理論で終わり、よりプライベートな問題に移りましょう。 GRTは時間の短縮による移動を禁止していますか？ まったくありません。 ある条件下でds 2 →minを移動することにより、最適な運動軌跡を得るためにdt <0を得ることができます。 これらの「いくつかの条件」を形式化して、穏やかに言えば、簡単ではありません。 特に、「ワームホール」などの現象の存在を想定することができます-ある意味で、光よりも速い速度での移動（おそらく人間にとっても安全）を可能にする空間のジオメトリの特殊な歪み。
GTRは時間の性質を明確にしましたか？ これが見方です。 一方で、空間、時間、エネルギー、運動量は、理論の枠組みの中で新しい意味を獲得しました。 一方、一般相対性理論への質問は、ニュートン力学に関するほど単純で理解しやすいものではなく、何らかの形で定式化されます。 たとえば、GR全体は共変です。これは、より低いインデックスを持つテンソルを介して書き込まれます（より高いインデックスを持つテンソルは反変と呼ばれます）。 はい、明確にするのを忘れました-インデックスの位置を変更することはできません:)、ある座標系から別の座標系に変更するための式。 それで、 なぜ一般相対性理論は共変的であるのか -哲学的な大きな疑問のひとつであり、答えることはできません-実現するのは簡単ではありません。 なぜなら。
近代的な、より「高度な」理論、つまりストリング理論を見ると、一般的にはほぼ同じです。 それらは4次元ではなく、10次元または11次元の空間でのみ動作します（4以外のすべての次元は「折り畳まれ」、サイズがゼロになります）。 この空間では、弦オブジェクトがそれに沿って移動する多次元表面（ブレーンは多次元膜）が考慮されます。 オブジェクトは、その軌跡が「ブレーン」の表面の最小「領域」を「掃引」するように移動します。 これは誇張する場合です。 実際には、意味はほぼ同じであり、次元がさらにあるだけです。
ここでも、量子力学の時間について話すことができます-しかし、これはすでに私の能力の範囲を超えています。 この場所には興味深いものはほとんどありません（この意味での量子力学はGRよりも古典的です-その法則は時間微分として明確に書かれています）が、オブジェクトの時間座標-空間のものと同様-不確実性の関係に従い、ペアで決定することはできませんエネルギーがあることは絶対に確かです。
今、因果律の原則に戻る時が来ました。 GRはこの場所に関する洞察を与えないことがわかります。 原因は存在しないようです。 しかし、あなたと私は、それがまだ存在していることを完全に知っています。私たちは、感覚で私たちに与えられた世界でそれを見ています。
GR（およびストリング理論）は完全に混乱しています。 ニュートン力学が明らかにそのようなタイムトラベルを許可しなかった場合、GRは直接言う：タイムトラベルは因果関係の原理によってのみ妨げられ、それ以上は何もしない。 数学的には、何も禁止していません。
したがって、この質問に対する何らかの科学的な答えを得るには、因果律の原理の意味を理解する必要があります。 残念ながら、この場所では戦争の霧のみが観察されます。
宇宙の基盤としての因果関係に由来する理論が1つあります。 これはいわゆる 因果動的三角測量の理論。これは、イベントの因果依存の空間を構築します。 （繰り返しますが、Google / Yandexを誇張します。）残念なことに、この理論は特に注目に値するものではなく、特別な洞察を与えません。これまでのところ、ストリング理論はもっと面白そうです。 しかし、一部の物理学者は異なる意見を持っています-Lee Smolinの「物理学の問題：ひも理論の台頭、科学の衰退、そしてそれに続くこと」を参照してください。
結果は何ですか？ その結果、私はあなたのすべてを欺いた。 時間がどのように機能し、その中での旅行が可能かどうかが少しでも明確になれば、すぐに驚くでしょう。 このエッセイを書いている間、私自身が完全に混乱しました。 一方、問題の規模を想像し、一度にすべてを解決することは不可能であり、あらゆる種類のナンセンスを空想することは不可能であることを理解してください:)。