Name: 時間は存在しない。グラフで説明しよう。 (Time Does Not Exist. Let me explain with a graph.)
Uploaded: 2024-12-08T11:32:06.000Z
Duration: 16 min 7 s

本ができたと言って興奮している！

Stay tuned until the end of the video for more about that.

それについてはビデオの最後までお楽しみに。

In this channel, we've talked a lot about time.

このチャンネルでは、時間についてたくさん話してきた。

As black holes warp space around them, we've learned that time slows down.

ブラックホールが周囲の空間を歪ませると、時間の流れが遅くなることがわかった。

We've discovered the time influencing effects of gravity, and even how the James Webb Telescope can peer through time to the distant past by taking advantage of the fixed speed of light.

私たちは、重力が時間を左右することを発見し、ジェイムズ・ウェッブ望遠鏡が一定の光速を利用することで、時間を超えて遠い過去まで覗き見ることができることも発見した。

All this makes sense so far, but what actually is time?

ここまでは理にかなっているが、実際のところ、時間とは何なのか？

You can't taste it, touch it or feel it, yet time has an unstoppable influence on us, and is pushing us forward whether we like it or not.

味わうことも、触れることも、感じることもできないが、時間は私たちに止められない影響力を持っており、好むと好まざるとにかかわらず、私たちを前進させている。

Doesn't something that impacts everything we do deserve some additional understanding?

私たちの行動すべてに影響を与えるようなことは、さらなる理解に値しないのだろうか？

I'm Alex McColgan, and you're watching Astrum, and while this is an area that scientists have many theories about, I'd like to share with you today one model that might help you understand this mysterious concept that is ticking all around us.

私はアレックス・マッコーガンです。アストラムをご覧になっている皆さんは、この分野について科学者たちが多くの理論を持っていますが、今日は、私たちの周りで時を刻んでいるこの不思議な概念を理解するのに役立つかもしれない一つのモデルを紹介したいと思います。

By the end of this video, we are going to have a possible explanation for why time slows down as velocity increases, and why shapes warp when undergoing velocities close to the speed of light.

このビデオが終わるころには、なぜ速度が上がると時間が遅くなるのか、なぜ光速に近い速度で進むと形がゆがむのかについて、説明できるようになるだろう。

This video is a collaboration with my brother, based on recognised scientific theory, where we have taken scientific concepts and combined them into something you may not have seen before.

このビデオは私の弟との共同制作で、認識されている科学的理論に基づき、私たちは科学的概念を取り入れ、皆さんが見たことのないようなものに組み合わせました。

But before we get to that, we have to begin with one foundational idea.

しかし、その前に、まず基本的な考え方から始めなければならない。

Now, before you double check that you haven't logged into some sci-fi channel by mistake, let's discuss what I mean by dimensions.

さて、間違えてSFチャンネルにログインしていないか再確認する前に、次元とは何かを説明しよう。

While in popular culture, different dimensions are often described as parallel worlds that are very similar to ours, yet subtly different, in this context, when we talk of different dimensions, we are referring to the dimensions of space, as in 3-dimensional space, or 3D space, which may be far more familiar to you.

一般的な文化では、異次元は私たちの世界とよく似ていながら微妙に異なるパラレルワールドと表現されることが多いが、この文脈で異次元といえば、3次元空間（3D空間）のような空間の次元を指す。

This is by no means trivial though. 3D space is all around you, it is the around you, and is very relevant to our topic.

しかし、これは決して些細なことではない。3D空間はあなたの周りにあり、それはあなたの周りであり、私たちのトピックに非常に関連している。

Let's begin by making sure we understand the 3Ds, and the relationships between them before we add the 4th D.

第4のDを加える前に、まず3Dとその関係を理解することから始めよう。

Broadly speaking, 3D, or 3-dimensional space, simply refers to space that can be measured in three different perpendicular directions.

大雑把に言えば、3D（3次元）空間とは、単に3つの異なる垂直方向で測定できる空間を指す。

The perpendicular nature of these dimensions is important, but we'll get to that later. 3-dimensional space is usually described as having height, width and depth, and they all have 90 degree angles between them.

これらの次元の垂直な性質は重要だが、これについては後で説明する。3次元空間は通常、高さ、幅、奥行きがあり、それらの間に90度の角度があると表現される。

Simply put, objects like us that exist in 3D space can move left and right, up and down, and forwards and backwards.

簡単に言えば、3D空間に存在する私たちのような物体は、左右、上下、前後に動くことができる。

We are comfortable with this kind of space.

私たちはこのような空間が心地よい。

Using this as our basis, it becomes much easier to imagine what we mean by 2D space, and even 1D space.

これを基礎にすれば、2次元空間、さらには1次元空間が何を意味するのか、想像するのはずっと簡単になる。

To move from one space to another, all we need to do is remove or add an extra dimension of measurement or movement that must be a 90 degree angle from all previously existing angles.

ある空間から別の空間へ移動するために必要なのは、既存のすべての角度から90度の角度でなければならない測定や移動の余分な次元を削除または追加することである。

So, 2D objects move in a plane that's bounded by the x and y directions, or the x and z directions, or the y and z directions, but not all three at once. 1D objects can only move either along x, or y, or z.

つまり、2Dオブジェクトは、xとyの方向、またはxとzの方向、またはyとzの方向に囲まれた平面を移動するが、3つすべてを同時に移動することはできない。1Dオブジェクトは、x、y、zのいずれかに沿ってのみ動くことができる。

Imagine a person who lived in such a 1D world.

そんな1次元の世界に住んでいる人を想像してみてほしい。

Their whole existence would be found either moving one way or the other.

彼らの全存在は、どちらか一方に動いていることになる。

All of reality would exist either to the left or to the right of them, and would appear as a singular dot.

現実のすべては、その左側か右側のどちらかに存在し、1つの点として見えるだろう。

They could not move or see in any of the other directions, and probably could not even comprehend such directions as even existing.

おそらく、そのような方向が存在することすら理解できなかっただろう。

Photons whizzing by them would only be visible if they entered the singular line that was a 1D person's whole area of existence.

彼らの横を通り過ぎる光子は、1次元人の全存在領域である一本の線に入らなければ見えない。

Now, adding extra directions of movement is what's needed to move things up from 1D to 2D to 3D.

さて、1Dから2D、そして3Dへとステップアップするために必要なのは、動きの方向を追加することだ。

So, in theory, we can predict what we need to do if we were to jump to 4D.

だから理論的には、4次元にジャンプした場合に何をすべきかを予測することができる。

しかし、ここで問題が発生した。

While it's easy to draw a line that's perfectly perpendicular to a single other line, or to draw another line on top of those lines that is perpendicular to the two previous lines, how would we draw a fourth line that's perpendicular to all three?

他の1本の線に完全に垂直な線を引いたり、それらの線の上に前の2本の線に垂直な別の線を引くのは簡単だが、3本すべてに垂直な4本目の線を引くにはどうしたらいいのだろう？

確かにそんなことは不可能だ。

Well, within 3D space, such a thing is impossible.

まあ、3次元空間の中では、そんなことは不可能だ。

The best we can do is draw approximations.

私たちにできるのは概算を描くことくらいだ。

For instance, it's possible to draw an approximation of a 3D shape on 2D paper by doing something like this.

例えば、2Dの紙の上に3D形状の近似図を描くには、次のような方法がある。

These lines are all two-dimensional, but we look at this and our brain recognises that this is a picture of a 3D shape.

これらの線はすべて2次元だが、私たちはこれを見て、これが3次元の形状の写真であると脳が認識する。

So, in the same way, we could probably do something similar to what a 4D object might look like using just 3D lines.

だから同じように、3Dの線だけを使って、4Dのオブジェクトに似たものを作ることもできるだろう。

Mathematicians have attempted to do this, although their results tend to be a little confusing.

数学者たちはこれを試みているが、その結果は少々混乱しがちである。

Although this is mathematically sound as a basis for a 4D object, I personally don't find my understanding of 4D space deepened by looking at it, so I won't focus on it in this video.

これは4次元物体の基礎としては数学的に正しいが、私自身はこれを見ることで4次元空間に対する理解が深まるとは思えないので、このビデオでは取り上げない。

There is some evidence however that a fourth direction exists, and we are moving along it right now.

しかし、第4の方向性が存在することを示すいくつかの証拠があり、私たちは今まさにその方向に進んでいる。

That fourth direction, or dimension, is time.

その第4の方向、つまり次元が時間だ。

Einstein predicted this connection when he linked space and time into one unified spacetime in his theories of relativity.

アインシュタインは相対性理論で空間と時間をひとつの統一された時空に結びつけたとき、このつながりを予言した。

According to him, time and space are two parts of the same thing.

彼によれば、時間と空間は同じものの2つの部分である。

To me, this connects with 4D space very nicely.

私にとって、これは4次元空間ととてもうまくつながっている。

Just as there is no real difference between the z and the x or y directions, so too would there not be any difference between time and space if time is just another direction, albeit one that we can't see.

z方向とx方向、y方向との間に実質的な違いがないのと同じように、時間が目に見えないとはいえ、単なる別の方向であるならば、時間と空間との間に違いはないだろう。

Without time, our 3D space wouldn't move.

時間がなければ、私たちの3次元空間は動かない。

It would perpetually be in one state, because it's time that allows us to move about in it.

私たちがその中で動き回れるのは時間だからだ。

しかし、なぜそれが見えないのか？

Why can't we look in the direction of time?

なぜ時間の方向を見てはいけないのか？

To explain this, let's look at the difference between the different dimensional spaces.

これを説明するために、異なる次元空間の違いを見てみよう。

We best notice this when we consider what 2D objects might look like if they were to move in 3D space.

これは、2次元の物体が3次元空間で動くとどのように見えるかを考えるとよくわかる。

This is where we start to delve into the model.

ここからがモデルの掘り下げになる。

Let's begin by visualising a standard 3D space, but because we want to eventually see all of space and time in one model, let's cheat a little.

標準的な3D空間を視覚化することから始めよう。しかし、最終的には1つのモデルですべての空間と時間を見たいので、少しズルをしよう。

Let's compress all of 3D reality as we know it into a flat, two-dimensional place.

私たちが知っている3次元の現実のすべてを、平らな2次元の場所に圧縮してみよう。

In this plane, let's make that our xy plane, which we will label space, which frees up the z dimension for time.

この平面をxy平面とし、ここではこれを空間と呼ぶことにする。

In this model, all 3D people are now just 2D.

このモデルでは、3Dの人間はすべて2Dに過ぎない。

A 2D person could exist and live their lives in the place marked space at the bottom of our chart.

2次元の人間は、チャートの一番下にある宇宙と書かれた場所に存在し、人生を送ることができる。

However, by moving them up on the chart at a constant rate, they are also moving through time.

しかし、一定速度でチャート上を移動させることで、時間も移動していることになる。

Let's for ease and convenience say that the top of our diagram is the future, while the bottom is the past, so the higher up our 2D person goes in this diagram, the older they get.

簡単かつ便宜的に、この図の上が未来、下が過去としよう。つまり、この図で二次元の人物が上に行くほど、その人は年を取るということだ。

As we don't seem to have a whole lot of control over our ability to travel through time, let's imagine for a second that our 2D person travels upwards at a constant rate, as if there is some consistent force or wind at play pushing them upwards towards the future.

私たちは時間旅行の能力をあまりコントロールできないようなので、ちょっと想像してみよう。2次元の人間が一定の速度で上へ上へと移動し、まるで何か一貫した力や風が彼らを未来に向かって押し上げているかのようだ。

Sadly, we cannot slow down time for ourselves simply through willpower, no matter how much we might want to do so.

悲しいことに、いくらそうしたくても、意志の力だけでは自分のための時間を遅らせることはできない。

However, it is misleading to say that we can't change it at all.

しかし、まったく変えられないというのは誤解を招く。

The faster we travel in space, the slower we travel in time.

空間移動が速くなればなるほど、時間移動は遅くなる。

This is one of the guiding principles of Einstein's relativity.

これはアインシュタインの相対性理論の指針のひとつである。

This model can express this idea through the power of vectors.

このモデルは、ベクトルの力によってこの考えを表現することができる。

As our 2D person tries to move to their left or to their right, their vector of travel changes.

2次元の人間が左や右に移動しようとすると、移動のベクトルが変化する。

While travelling at a fixed rate, like a sail on a ship catching a breeze, we can only go as fast as the wind takes us, so the vector coming out from their front must always remain the same.

船の帆が風を受けるように、一定の速度で移動している間は、風と同じ速さしか出せないのだから、正面から出てくるベクトルは常に同じでなければならない。

To travel the fastest through time, our 2D person must orient his vector completely in the future direction, or upwards.

時間を最速で移動するためには、2次元の人間は自分のベクトルを完全に未来方向、つまり上向きに向けなければならない。

However, if they are to travel any amount in either direction to their sides, they can only do so by pointing their vector away from their direction of travel.

しかし、左右どちらかの方向に少しでも移動しようとすれば、進行方向から遠ざかる方向にベクトルを向けることでしかできない。

They have motion in the x direction now, but they have done so by reducing their motion in the z direction.

現在、X方向の動きはあるが、Z方向の動きを減らすことでそれを実現している。

They are moving through space, but at the cost of moving a little slower through time.

彼らは宇宙空間を移動しているが、その代償として時間の流れは少し遅くなっている。

Taking this to its furthest extreme, our individual has completely flipped on their side and now only has motion in the direction of x, and none in the direction of z.

これを極端に言えば、この選手は完全に裏返しになり、xの方向にしか動けなくなり、zの方向には全く動けなくなる。

They have velocity in space, but not time.

空間的な速度はあるが、時間はない。

So I suppose this implies our vector is the speed of causality, or the speed of light.

ということは、私たちのベクトルは因果関係の速度、つまり光速ということになる。

If this is the speed we're talking about, then moving at low speeds through space would not have any noticeable difference in our speed through time.

もしこれが私たちが話しているスピードなら、宇宙空間を低速で移動しても、私たちの時間的なスピードに顕著な違いはないだろう。

We'd have to go really fast before we started to notice anything.

何も気づかないうちに、すごくスピードが出ていたんだ。

ベクトルはまだほとんど上を向いている。

An interesting result of this model is that, from the 2D man's perspective, nothing has really changed.

このモデルの興味深い結果は、2次元の人間から見れば、何も変わっていないということだ。

彼は現実とは何かについて自分なりの見解を持っている。

For him, the vector coming out of his chest is still time.

彼にとって、胸から出るベクトルはまだ時間なのだ。

The dimensions of the plane he's lying flat on is his space.

彼が横たわっている平面の寸法が彼のスペースだ。

To him, it's the rest of the universe that's gone a little weird, but he himself is perfectly normal.

彼にとっては、他の宇宙が少しおかしくなっているのであって、彼自身はいたって普通なのだ。

However, once he re-orients himself, it is clear that the rest universe has moved on without him.

しかし、彼が自分を取り戻した後、残りの宇宙が彼なしで動いていることは明らかだ。

This is clearer if we add a second 2D person.

これは、2人目の2次元の人物を加えればより明確になる。

Initially, both of our individuals do not move in space, all of their vector is pointing in the direction of time.

最初、私たちの両個体は空間では動かず、すべてのベクトルは時間の方向に向いている。

Nothing that strange seems to happen so far.

今のところ、それほど奇妙なことは起きていないようだ。

However, if our stick man on the right turns and vectors at near the speed of light for a bit, then re-orients himself, while the second 2D man on the left just stays where he is, it becomes clear that our 2D men have not moved at the same rate through time.

しかし、右側の棒人間が光速に近い速度で少し回転して方向を変え、左側の2番目の2次元人間がその場にとどまっているとすれば、2次元人間が時間を通じて同じ速度で移動していないことは明らかである。

Assuming that our two stick men can somehow still see each other, let's imagine that they somehow project an image of themselves onto the other person's space plane, they immediately notice that there is a difference in age.

仮に2人の棒人間がまだどうにかしてお互いを見ることができると仮定して、相手の宇宙面に自分の姿を投影することを想像してみよう。

The one who travelled at the speed of light did not advance so quickly through time as the other, who remained stationary and so is younger.

光速で移動したほうは、静止したままのもう一人のほうほど速く時間を進まなかった。

But why do we find this model so compelling?

しかし、なぜ我々はこのモデルにこれほど説得力を見出すのだろうか？

Well, it is because of what those projections would look like during changes in direction.

まあ、方向性が変わるときに、その予想がどうなるかを考えてのことだ。

From the point of view of the first stick man, initially the projection of their friend seems fairly normal.

最初の棒人間から見ると、最初は友人の投影はごく普通に見える。

However, as they start travelling very quickly in space, and their vector oriented in a direction away from time, a 2D shape reveals its inherent flatness.

しかし、空間内を非常に速く移動し始め、そのベクトルが時間から離れる方向に向くと、2D形状は固有の平坦さを露呈する。

And from a face-on perspective, it goes from this to this.

そして顔から見ると、このようになる。

The speedily travelling stick man appears to flatten, with an effect that's more pronounced the faster they go, and the flattening takes place in the direction of their travel.

スピードを出している棒人間は平らになり、その効果はスピードが出れば出るほど顕著になり、平らになるのは進行方向に起こる。

The stick man who remained stationary might wonder at the strange change that is occurring to their friend, never comprehending that it represents a re-orientation of a 2D figure in 3D space.

静止したままの棒人間は、友人に起こっている奇妙な変化を不思議に思うかもしれないが、それが3次元空間における2次元の図形の方向転換を表していることを理解することはない。

字幕リスト動画再生

時間は存在しない。グラフで説明しよう。 (Time Does Not Exist. Let me explain with a graph.)

perspective

stick

constant

stretch