5分でわかるタイムパラドックス
タイムパラドックスとは、過去へ行った人が歴史を変えてしまい、そのせいで自分の旅そのものが成り立たなくなるように見える矛盾のことです。H・G・ウェルズが1895年に『タイムマシン』（The Time Machine）を発表して以来、SF作家たちは「原因と結果の順番」をめぐる謎をさまざまな形で描いてきました。このページは、SFの歴史というテーマの一部です。
押さえておきたいのは三つの問題です。一つ目は祖父のパラドックスで、「自分が生まれる前に祖父を止めたらどうなるか」という問いです。二つ目はブートストラップ・パラドックスで、「始まりのないものはどこから来たのか」という問いです。三つ目はバタフライ効果で、「過去の小さな変化は未来をどこまで変えるのか」という問いです。
どれも、「原因は結果より先にある」「結果には必ず原因がある」という、私たちがふだん当たり前に使っているルールを試しています。時間旅行そのものが実現するかどうかとは別に、このルールを考え直せるところが、タイムパラドックスの面白さです。
祖父のパラドックス：自分が生まれなくなる矛盾
いちばん有名なのが祖父のパラドックス（grandfather paradox）です。あなたが過去へ行き、まだ子どもがいない若い頃の祖父に会ったとします。そこで祖父を止めてしまえば、あなたの親も、あなた自身も生まれません。ところが、生まれなかったあなたは過去へ行けないので、祖父を止めることもできません。「行けるなら止められるが、止めたら行けない」という堂々めぐりになります。
ポイントは、「過去を変える」ことと「その変更が歴史に矛盾なく収まる」ことが同時には成り立たないように見える点です。そのため、この問題は時間旅行が可能かどうかを考えるときの、いわば試金石として使われてきました。詳しい種類や解決案は、祖父のパラドックスの記事で整理しています。
この問題の答え方は、大きく二つあります。一つは、そもそも過去を変えようとしても何かが邪魔をして変えられない、という考え方です。もう一つは、変えた時点で別の歴史が枝分かれする、という考え方です。どちらも後の章で説明します。
ブートストラップ・パラドックス：始まりのない物と情報
ブートストラップ・パラドックス（bootstrap paradox）は、「ある物や情報が、誰にも作られないまま輪になって存在している」という矛盾です。たとえば、未来の作曲家が古い楽譜を持って過去へ行き、若い自分に渡したとします。若い自分はそれを写して発表し、有名になり、年を取って同じ楽譜を持って過去へ行きます。この曲は、いったい誰が作ったのでしょうか。
何も壊れていないのに、「最初の作者」だけがどこにもいないのが不思議なところです。祖父のパラドックスとは違い、歴史は矛盾なくつながっています。それでも、物の起源が説明できないので、私たちは落ち着かない気持ちになります。「ブートストラップ」という名前は、自分の靴のひもを引っぱって自分を持ち上げるという、ありえない動作にたとえた英語の言い回しから来ています。詳しくはブートストラップ・パラドックスで扱っています。
時間旅行で過去へ行ったことが、そもそも旅の原因になっている「予定調和のパラドックス（predestination paradox）」も、仲間の一つとして語られます。どちらも、原因と結果が輪の形になっている点が共通しています。
バタフライ効果：小さな変化はどこまで広がるか
バタフライ効果（butterfly effect）は、厳密にはパラドックスではありません。ほんの小さな違いが、時間がたつうちに大きな違いに育つという考え方です。気象学者のエドワード・ローレンツが、天気のように複雑なシステムでは、出発点がわずかに違うだけで結果が大きく変わりうると示したことが、名前の由来です。
これを時間旅行に当てはめると、過去で踏んだ小さな虫や、交わした一言が、未来を丸ごと変えてしまうかもしれない、という話になります。レイ・ブラッドベリは1952年の短編「A Sound of Thunder」で、恐竜の時代へ狩りに行った人が蝶を踏んでしまい、帰ってきた現代が少し変わっている、という場面を描きました。バタフライ効果の記事では、科学と物語での使われ方の違いを説明しています。
この考え方が示すのは、「過去に行ったら何も触ってはいけない」という注意だけではありません。歴史は小さな出来事の積み重ねでできていて、どこまでが必然でどこからが偶然かを決めるのは意外とむずかしい、という問いでもあります。
物語はパラドックスをどう避けるか
SF作家は、パラドックスを避けるために、いくつかの型を使い分けてきました。第一に「変えられない過去」型です。何をしても結果的に歴史は同じになり、主人公の行動は最初から歴史の一部だった、という筋になります。第二に「枝分かれ」型です。過去を変えると別の世界が生まれ、元の世界は変わりません。第三に「書き換え」型です。過去を変えると、現在がその場で書き換わり、変わった世界だけが残ります。第四に「観察だけ」型で、過去には行けても、手を出すことはできません。
型を意識して作品を読むと、作者が何を選び、どこに緊張を作っているかが見えてきます。「変えられない過去」の物語では、運命をどう受け止めるかが主題になりやすく、「書き換え」の物語では、変えた結果への責任が主題になりやすい、という傾向があります。
多くの作品はこれらの型を混ぜて使います。うまい作品ほど、自分で決めたルールを最後まで守っています。ルールが破れた場所を探してみると、原因と結果を考える練習になります。
科学的にはどうなのか
まず、はっきりしている事実から確認します。時間の進み方が一定ではないことは、実験で確かめられています。相対性理論によると、速く動く時計や、重力が強い場所にある時計は、ゆっくり進みます。GPS衛星の時計は、この効果を補正しないと位置がずれてしまうため、実際に毎日補正されています。補正の大きさは、合計でおよそ1日あたり38マイクロ秒です。つまり、「未来へ進む速さが変わる」ことは、ごくわずかですが現実に起きています。
一方、過去へ戻る時間旅行は、実現が確認されたことが一度もありません。理論の世界では、一般相対性理論の方程式の解の中に、時間が輪になる「閉じた時間的曲線（closed timelike curve）」を含むものがあります。数学者のクルト・ゲーデルは1949年に、回転する宇宙でそうした解が成り立つことを示しました。1988年には、マイケル・モリス、キップ・ソーン、ウルヴィ・ヤートセヴァーが、通り抜けられるワームホールを理論上は時間機械にできる、と論じました。ただし、これらは「数学的には排除できない」という段階の話です。現実の宇宙にそんな構造があるという証拠はなく、成立させるには、まだ見つかっていない特別な物質が必要だと考えられています。
パラドックスをどう避けるかについては、物理学者がいくつかの提案をしています。一つは、ロシアの物理学者イーゴリ・ノビコフらが論じた自己無撞着の原理（Novikov self-consistency principle）で、起こりうるのは矛盾のない歴史だけだ、というものです。過去で祖父を止めようとしても、必ず何かが邪魔をして、あなたが訪れる過去は、すでにあなたへつながっていた過去になります。もう一つは、1991年にデイヴィッド・ドイッチュが量子力学をもとに論じた考え方で、過去を変えると別の歴史に枝分かれする、というものです。スティーヴン・ホーキングは1992年に、物理法則が時間機械の完成を防ぐのではないかという「時間順序保護仮説（chronology protection conjecture）」を唱えました。どの説も決着はついておらず、あくまで仮説です。
この項目で区別しておきたいのは、実際に測られた事実（時間の進み方の違い）、数学的な可能性（閉じた時間的曲線）、思考実験（祖父のパラドックス）の三つです。この三つを混ぜないで考えると、ニュースや作品の説明がずっと読みやすくなります。
SF作品での登場例
ロバート・A・ハインラインは、タイムパラドックスを物語にした代表的な作家です。1941年の「By His Bootstraps」では、主人公が一つの時間の輪の中で、何人もの自分自身と出会います。
※次の段落は短編のしかけに触れます。1959年の「—All You Zombies—」（邦題は「輪廻の蛇」）は、一人の人物が自分の家族そのものになるという筋で知られ、ブートストラップ・パラドックスの極端な例としてよく挙げられます。
『夏への扉』（The Door into Summer）は、同じ作者の長編で、1957年に本になりました。主人公のエンジニア、ダン・デイヴィスは、裏切られたあとにコールドスリープで約30年の眠りにつき、のちに時間機械で過去へ戻って事態を立て直そうとします。この作品の時間旅行は、矛盾を派手に見せるのではなく、筋の通ったルールの中で進みます。そのため、タイムパラドックスを知ったうえで読むと、作者がどこで輪を閉じているかに気づけて楽しめます。くわしくは『夏への扉』の解説をご覧ください。
ブラッドベリの「A Sound of Thunder」は、先ほどのバタフライ効果の代表例です。映画では、『バック・トゥ・ザ・フューチャー』が親の出会いに干渉する話を、『ターミネーター』が未来から来た人物や物が過去の出来事の原因になる輪を、それぞれ扱っています。ここでは作品名の紹介にとどめます。
よくある誤解
誤解1：タイムパラドックスは、時間旅行が不可能な証拠だ。パラドックスは「矛盾が生じる」ように見える問題ですが、自己無撞着の原理のように、矛盾が起きない形で時間旅行を考える案もあります。ただし、それで時間旅行が可能になるわけではありません。可能だとも不可能だとも、まだ証明されていません。
誤解2：バタフライ効果は、過去を変えればかならず大きな変化が起きるという意味だ。もとの意味は、複雑なシステムでは小さな違いが大きく育つこともある、という性質です。かならず大きくなるわけではありません。
誤解3：ブートストラップ・パラドックスは、それ自体が矛盾している。歴史そのものは矛盾していません。始まりを説明できないという不思議さが問題なのであって、論理的な矛盾が証明されたわけではありません。
誤解4：過去を変えると、自分の記憶もすぐに書き換わる。これは物語のお約束であって、物理学が説明していることではありません。
次に読む
典型的な矛盾を知りたい方は祖父のパラドックス、始まりのない物の話はブートストラップ・パラドックス、小さな変化の広がり方はバタフライ効果へどうぞ。物語として楽しむなら、筋の通った時間旅行を描いた『夏への扉』がおすすめです。
