ゆがんだ空間を納得させるためにまず持ち出されるのは全体に見通しのきく形です。普通のまっすぐな空間を単調な平面に見立て、ゆがんだ空間を球体の表面や馬の鞍型に比定するわけです。しかし相対論支持者が説明したがっているのは場所ごとに空間の残余が全く違うゆがみとして現れる像のはずでした。つまり、教科書に出てくるようなリーマン幾何学の説明と、相対論の主張する空間のゆがみは、何となく似ているけれども、実は全くの別問題なのです。
それはたとえばこういうことです。一組の酔っ払いが夜道をたどっています。一人はさほどの酔いでもなく、足取りはしっかりしていますが、連れは酒に弱く、少し遅れがちになります。そこで時々、連れに気を遣わせない程度に立ち止まりがちにしてそろえます。二人の速度が一致することはありません。空には満天の星が見えています。
相対論では速度が空間のゆがみをもたらすものであるから、二人にとって全天の星は全く違う位置関係を持つはずです。それどころか頻繁に歩速を変える人は瞬間ごとに、宇宙を違うゆがみの元に見ることになるでしょう。これはさらりと受け流してしまいそうになる主張ですが、ある重大な事実を暗に述べています。すなわち、空の星々から遙かに離れたこの地球上のちっぽけな人間があゆみの速さを変えただけで、数百光年かなたの星どうしの事実的な距離もたちどころに変わると言っているのです。相対論でのゆがみが、見かけではなく物理的な実体についての記述であるはずなら、ほかの解釈はあり得ません。だが私たちはこのあからさまな書き方のように考えることはまずないでしょう。不思議なことに、この主張の異様さを受け入れる気にさえなっています。
ひとつ注釈を入れる必要があるのかもしれません。相対論の中で空間のゆがみとは主に重力を解説する際に使われます。従ってこの記述の唐突さに違和感を持つ人も多いかと思われるのです。物体の長さが縮む、距離が伸びる、とは言われるがゆがみとは表現されません。しかし公認の解釈として、この酔っぱらいの一組は全く異なる同時的空間を持つとされています。たとえばベガとアルタイルからくる光が二人には全然違う時間軸の、ちぐはぐなものとなって届くということです。ちぐはぐ、とはランダムではないが地上でそぞろ歩く一組の距離が素直に光の到達時刻に反映されないということで、ここはイメージに頼る描写で十分でしょう。この全体像は、ゆがみという3次元的な表現がふさわしいと思われます。相対論支持者は例によって、このちぐはぐさが全天の星に及ぶこと、すなわち立体的な広がりを持つことに注意が向きません。少しでも考えたなら、この着想の異様さに気づいたはずです。
よくある解説として、たとえば現実の3次元を平面に見立て、全宇宙は球の表面あるいは馬の鞍形であるという標準的なゆがみの像を見せられます。それが宇宙であると、とりあえず受け入れてみましょう。そこに地球にいる二人の酔人と織女星、牽牛星を配置します。確かにこれはゆがんだ宇宙像ですが、ベガまでの距離25光年、アルタイルまでが17光年、そしてそれらどうしの距離は14光年であることは決定された事実として書き込むことができます。変形の形によって距離は変わっているかもしれませんが、その形なりに動かしがたい数値として不変であるべきでしょう。その意味は、たとえばこの中で一人が動いていたとして、残りの三者、連れとベガ、そしてアルタイルの位置関係は変わらないということです。満天の星を描き込めば、それは常に標準形としての役割を果たします。そしてゆがみとはそういうもので、受け入れる余地もあるのかもしれない、と思う程度のまとまりはあります。
しかしながら、相対論の主張はそういうものではありません。一人がゆっくりと歩いただけで、この布置図はもう役に立たないでしょう。もちろん連れの視点からは共有できる部分は全くないはずで、それはつまりベガとアルタイル間の距離も二人の行動によって自在に変化するのです。これらと地球を結ぶひしゃげた三角が正三角形になるようなことはないにしても。ただしそれは二人が歩いているからであって、超高速の宇宙船を使うとなると、もっと大げさな話にもなりえます。
上記の話を私が一方的に非常識だと決めつけたところで、どこが不都合なのか、何となく掴み兼ねる人が多いかもしれません。ペンローズという人が、もう少し深堀する材料を提供しているので、それを使ってみます。
その著書『サイクルズ・オブ・タイム』の主張によると、地球上ですれ違う二人の歩行者は全く別の同時的空間を持ちます。“ずれ”は遠くへ行くほど大きくなり、アンドロメダ大星雲辺りでは、数週間分のずれとなります。ことさら超高速を出さずとも、遠くのことまで巻き込めば大きなゆがみを構築できるということです。一応原文を書き出しておきます。
“Two walkers amble past one another, but the event X of their passing is
judged by each to be simultaneous with the events on Andromeda differing
by several weeks”(註1)
二人の歩行者がゆっくりと行き違うとき、出来事Xに遭遇した。その出来事と同時刻にアンドロメダ大星雲で何が起きていたのかということについて、二人の判断対象には数週間の違いが生じる。――そんなところでしょうか。
時間のずれとは何かについて考えるうえで、まず抑えておくべきは次のことです。光は絶対的な基準ですから、時空の伸び縮みや個人の動きに左右されることはありません。すなわちアンドロメダ大星雲までの距離を230万光年とするなら、私が向けたレーザーポインタの光があちらに到達するのも、あちらの住人がこちらに向けた光を私が目撃するのも、ともに230万年後であって、これを理屈で動かすことは許されないということです。したがって「同時的空間」が変化するものなら、以下のいずれかの事態が生じ得ることを意味します。
一つ目は、二人がすれ違う際に彼方へ向けて放った光が別の時刻にあちらへ届く。二つ目に、あちらの住人が数週間の間をおいて放った別々の光を、それぞれ二人がすれ違う際に同時に受け取る。三つめは、あちらの住人が発した一本の光を、すれ違いざまに二人で見るが、それぞれに違う時間に発したものとして認識するので、同じ事象があちらでは二度起きたことになる。いずれも直観的にはあり得ないことですが、理屈として成立するということが相対論の主張です。
なぜこの三項目が並んでいるか、少しわかりにくいかもしれません。ペンローズの意識では、すれ違う二人の時間の進みにずれがあり、230万年というスパンに拡大してみると、それは数週間もの違いになる、ということであろうと思います。そしてその不明瞭な言葉は多くの読者にはもっともらしく響くでしょう。しかし、すれ違いの瞬間に私がアンドロメダ大星雲内の超新星爆発をちょうど目撃したが、相手にはそれが見えないとか、見えているのだが実はそれは幻影で、数週間後に本物を見るとか、相手には見えるが私には見えないとか、そんなことが本当にあり得るものでしょうか。ありえる、ということが相対論の主張であり、そのためには前記の三項目のいずれか、あるいはすべてが成立する必要がある、ということです。
註1 Roger Penrose のCycles of Time(2011)、 p82。