思考実験ノート

1. 鏡の部屋には、より多くの光が存在するのか？

普通の部屋と、四方を鏡で囲まれた部屋で、同じろうそくを一本ずつ灯すと仮定した。二本のろうそくの明るさが同じなら、一定の時間に放出する光のエネルギーも同じである。ところが、ある瞬間に二つの部屋の中に存在する光の総量を比較すると、違いが生じることがある。

普通の壁は光の一部を反射し、かなりの部分を吸収する。吸収された光のエネルギーは、壁を構成する物質の内部エネルギーに変換される。反射率の高い鏡は光を何度も跳ね返すため、光子が部屋の中にとどまる平均時間が長くなる。したがって、同じ量の光を放出しても、鏡の部屋には、ある瞬間により多くの光エネルギーが存在し得る。ここで二つの量を区別するようになった。一つはろうそくが一定の時間に生み出す光のエネルギーであり、もう一つは特定の瞬間に部屋の中に存在する光のエネルギーである。後者は、光が生み出される速さと部屋の中にとどまる時間の影響を受ける。

この違いを理解してから、光を長く保存できる空間に関心が生まれた。光の損失を減らせば、同じエネルギー源でも空間の中に多くの光を蓄積できるだろう。そして、光を完全に閉じ込めることができたら何が起こるのか、気になり始めた。

2. 光を完全に閉じ込めたらどうなるのか？

次に、壁が光をまったく吸収せず、外部へ逃げる通路もない理想的な部屋を思い浮かべた。その中でろうそくが光を放出し続ければ、新たに加わったエネルギーは部屋の中に蓄積される。損失のない条件では、ろうそくが灯っている時間が長くなるほど、蓄積された光のエネルギーも増加する。

現実に完全な反射壁を作るのは難しい。実際の鏡は一部の波長の光を吸収したり、透過させたりする。部屋の中の空気やろうそく自体も光と相互作用する。実際の光共振器では、こうした損失があるため、光がどれほど長くとどまるかを表す寿命や品質係数を用いる。

思考実験では、こうした損失をすべて取り除いた極端な条件を仮定した。そうすることで、エネルギーを生産する問題から、エネルギーを保存する問題へと関心を移すことができた。初めは物質で作られた完全な鏡の部屋を思い浮かべた。その後、空間そのものがエネルギーを閉じ込める境界になり得るのかと想像してみた。この構想が、のちに小説に登場するエネルギー貯蔵空間の出発点となった。

3. 光子一つは永遠に存在できるのか？

光を閉じ込める方法を考えているうちに、光子一つの運命も気になり始めた。光子が密閉された空間で永遠に反射し続けるなら、その光子は存在し続けると言えるのだろうか。ここでは、光が壁を通り抜けられない状況と、壁に吸収されない状況を区別しなければならなかった。光が壁を通り抜けられなくても、壁を構成する原子や電子に吸収されることはある。そのエネルギーは物質を加熱したり、別の内部状態を作ったりするために使われる。のちに壁が再び光を放出することもあるが、その過程は新たな光子の放出として説明される。

光子は電磁場の量子化された励起である。こうした性質を考えると、光子一つを一定の形を保つ小さな物体のように想像することには限界がある。理想的な完全反射共振器では、外部との相互作用がなく、壁も静止しているという条件のもとで、一光子状態を維持し続ける状況を仮定できる。このような思考実験は、エネルギーの保存と光子の物理的な状態を区別するのに役立った。

このころから、貯蔵空間に対する関心も変わった。個々の光子を元の姿のまま長期間保管することよりも、光が持つエネルギーと、それが形成する物理的な状態をどのように維持するかが、より重要な問題になった。

4. 光子にとって時間は流れないのか？

光子の寿命を考えながら、相対性理論の時間の概念を調べた。光子にとって時間は流れない、とよく言われる。この表現が何を意味するのか確認する必要があった。

質量を持つ物体は、自分とともに動く基準系を持つことができる。宇宙船に乗った人が腕時計で測る時間がその例である。相対性理論では、これを固有時間という。光子は真空中を光速で移動するため、光子とともに動く通常の慣性系を定義することはできない。光子が通る光の経路では固有時間の間隔がゼロになるが、それを光子が出発と到着を同時に経験するという意味に解釈することはできない。

この検討を通じて、光の移動時間と、その光を見つめる観測者の時間を区別するようになった。また、貯蔵空間を設定するとき、外部で流れる時間とその空間内部の時間を別々に検討しなければならないという問題も生まれた。時間に関するこの問いは、しばらく独立した問題として残っていた。その後、未来の行為が過去の銀河に影響を及ぼす構造を考えたとき、再び重要になった。

5. エネルギーが保存されても、文明は枯渇し得るのか？

光を長期間貯蔵するという発想は、エネルギーそのものの性質を検討する問題へとつながった。エネルギーはさまざまな形に変換される。燃料の化学エネルギーは運動や熱に変わり、星の核融合では質量の一部が放射エネルギーなどに変換される。光が物質に吸収されると、そのエネルギーは物質の内部状態を変化させる。

ここで重要なのは、エネルギーの総量と実際に利用できるエネルギーの違いだった。温度の高い物体と低い物体の間では熱が移動する。その差を利用すれば仕事をすることができる。二つの物体が熱平衡に近づくほど、同じ方法で仕事をする能力は減少する。エネルギーが存在していても、それを利用するには適切な温度差や密度差、物質の配置などが必要になる。

この問題を理解するために、エントロピーと利用可能エネルギーの概念を調べた。初めはエネルギーをどれだけ多く確保するかが重要だと考えていたが、検討が進むにつれて、そのエネルギーをどのような形で保存するかが、より重要な問題になった。

この考えは、小説の中の銀河文明の衰退と結びついた。銀河文明が長い間、莫大なエネルギーを使い続けるなら、エネルギーの総量よりも、集中したエネルギー源とそれを利用できる条件が次第に減少していく状況を想像することができた。

6. 銀河全体を利用する文明は何を消費するのか？

ここで思考実験の規模を、一つの部屋から銀河全体へと広げた。人類が数多くの恒星系に定住し、ワームホール網を利用する文明を築いたとしたら、エネルギーの利用方法も現在とは大きく異なるだろう。星の周囲に大規模なエネルギー収集施設を設置し、星の物質を採掘し、ブラックホールの回転エネルギーを取り出し、巨大な計算施設を運用できる。

このような文明が長い間成長すると、どんな問題が起こるだろうか。初めは、銀河全体が人間のエネルギー消費によって熱くなる状況を考えた。しかし銀河は、地球のように大気に囲まれた空間ではない。文明が排出した廃熱は、電磁放射の形で銀河の外へと広がっていくことができる。

そこで、銀河文明が恒星の燃料を自然な進化よりも速く消費し、新しい星を作ることのできる星間ガスを回収し、ブラックホールに蓄えられたエネルギーまで利用するという方向へと考えを変えた。この過程で文明は、生活を維持するために必要なエネルギーを得る。同時に、長期的に利用できるエネルギー源の分布を変え、集中していたエネルギーを回収しにくい形で周囲の空間に放出する。

小説の中の銀河文明は、こうした変化の原因を、初めは通常の環境問題と資源の枯渇に求める。恒星の利用量を減らし、エネルギー消費を制限し、ブラックホールの採掘を禁止する政策を考えることができる。この設定は、文明が自ら作り出した問題を技術と行政制度によって解決しようとする過程についての物語へと発展した。文明が消費を減らしても、すでに進行した物理的な変化の一部は元に戻しにくいかもしれないという点も、あわせて検討するようになった。

7. エネルギーを貯蔵すると、時間が経つほど価値が高まるのか？

エネルギーを長期間貯蔵する発想を検討しながら、一種の宇宙的な複利積立預金を想像したことがある。遠い未来のためにエネルギーを少しずつ蓄えておけば、どんな利益が生まれるだろうか。経済における複利とは、蓄積された資産が再び収益を生み、資産の増加速度が速くなる現象をいう。エネルギーを貯蔵する過程にも、似た概念を適用できるか考えた。

物理学的には、エネルギーは貯蔵したという理由だけで増加するわけではない。したがって、エネルギーそのものに複利が適用されるという構想は修正する必要があった。代わりに、エネルギーを収集する装置が、収集能力を拡大するために利用できると考えた。一つの収集器が確保したエネルギーで新しい収集器を建設し、それらの収集器がさらに別の収集器を作れば、収集網の規模は急速に拡大し得る。貯蔵されたエネルギーの相対的な価値も、時間とともに変わり得る。星やガスが豊富な時代に集めておいたエネルギーは、ほとんどの星が消えた遠い未来には、はるかに貴重な資源となるだろう。

この検討を通じて、小説の中の貯蔵空間の機能も少し変わった。貯蔵量を増やす問題と、貯蔵されたエネルギーを長期間利用可能な状態に保つ問題を、あわせて考えるようになった。

8. 光を小さな空間に集めると、どんな問題が起こるのか？

ここで、ずっと以前に見た映画『メン・イン・ブラック』の一場面を再び思い出した。猫の首輪についた小さな玉の中に銀河が入っている場面だった。初めてその場面を見たときは、小さな物体の中に巨大な世界が存在するというイメージそのものが興味深かった。

鏡の部屋の思考実験を経てからは、そのイメージを物理的な問題として検討するようになった。光は静止質量を持つ物体とは性質が異なるが、エネルギーと運動量を持っている。密閉された箱の中に光を追加すると、箱とその内容物を合わせた系の質量エネルギーも増加する。光は壁に運動量を伝えるため、内部の放射圧も高くなる。

貯蔵しようとするエネルギーの規模が大きくなるほど、重力と圧力の問題も深刻になる。エネルギーをあまりにも小さな空間に集中させると、ブラックホールの形成に関わる条件まで考慮しなければならない。すると、小さな玉の中に銀河のエネルギーを直接圧縮して入れる構想に問題が生じた。

この問題を解決するため、玉と貯蔵空間の関係を変えた。外から見える小さな物体は巨大な貯蔵空間につながる入口として使い、実際のエネルギーは別の広い時空間に保管する方法である。一般相対性理論では、狭い入口と広い内部空間がつながる特殊な幾何学的モデルが研究されたことがある。そのような構造を実際に作り、安定して維持できるかどうかは確認されていない。小説では、理論的に想像できる時空間構造をもとに、必要な技術的仮定を追加することにした。こうして最初の玉は、新しい役割を持つことになった。

9. エネルギーを貯蔵する別の時空間は、どのような姿であるべきか？

玉を入口として使う構想は、貯蔵空間の内部構造についての問いへとつながった。まず、貯蔵空間の体積を十分に大きく設定する必要があった。また、内部に蓄えられたエネルギーの重力と圧力をどのように扱うかも考えなければならなかった。

初めは時間が流れない空間を想像した。外部でどれほど長い年月が過ぎても、内部のエネルギーが変化しないなら、理想的な貯蔵庫になると思えた。しかし、時間がまったく存在しない空間では、エネルギーが流入したり、内部の状態が変化したりする過程も定義しにくい。エネルギーの蓄積には、出来事の前後関係が必要である。

そこで、貯蔵空間には独立した時間が存在するように設定を変えた。外部宇宙とは異なる時間の流れを持つか、外部との接続が閉じられたあと、独立した宇宙史が進行する構造を想像した。この過程で、子宇宙という概念を検討するようになった。既存の宇宙の時空間と狭い通路でつながり、エネルギーと情報を受け取っていたものが、一定の条件に達すると独立した膨張を始める新しい時空間である。子宇宙の形成と安定した接続は、現在の物理学で確認された技術ではない。理論的な可能性を研究するさまざまなモデルが存在し、小説ではそのうちの一部の発想を拡張して利用した。

また、貯蔵空間内部の時間と重力場が外部と異なるなら、光子が移動する間にエネルギーの測定値も変わり得るという問題を調べた。貯蔵されたエネルギーの一部が内部空間の膨張に寄与するという仮説も、ここから生まれた。その結果、貯蔵空間は単に光を集めておく倉庫から、独立した物理的条件を備えた空間へと発展した。

10. 新しい宇宙を始めるには、何を貯蔵すべきか？

貯蔵空間を新しい宇宙の初期状態として利用できるかを考えるうちに、貯蔵対象についての問題が生まれた。光のエネルギーを一か所に集めるだけで、新しい宇宙に星や惑星、複雑な物質構造が作られると保証できるだろうか。エネルギーの総量が十分でも、そのエネルギーが熱平衡に近い状態で分布していれば、利用可能な差が不足するかもしれない。星や惑星が形成されるには、物質の密度差や運動、重力的不安定性など、さまざまな条件が必要になる。

そこで、貯蔵空間にはエネルギーのほかにも、物質の構成と分布、温度差、初期の密度ゆらぎなどの条件が必要だと構想した。この段階で、貯蔵空間の目的は再び変わった。未来に利用するエネルギーを長く保管する構想から、新しい宇宙の初期条件を整える構想へと発展したのである。

こう考えると、未来の科学者が星の光だけを収集する理由はない。星や星間ガス、素粒子、ブラックホールに残されたエネルギーまで確保しようとするかもしれない。その過程で現在の銀河がどのような影響を受けるのかも考えなければならなかった。科学者が自分に必要なエネルギーと物質を回収すればするほど、既存の宇宙で星や新しい天体を形成できる条件は弱まるかもしれない。新しい宇宙の初期条件を整える問題が、既存の銀河の滅亡と結びつき始めた地点だった。

11. ブラックホールまで収集できるのか？

銀河のエネルギー貯蔵源を検討するうちに、ブラックホールに関心を持つようになった。ブラックホールは莫大な質量エネルギーを持っている。回転するブラックホールからは、理論的には回転エネルギーの一部を取り出すことができる。ブラックホールはホーキング放射によって非常に長い時間をかけてエネルギーを失うと考えられているが、巨大なブラックホールが自然に消滅するには、極めて長い時間が必要になる。したがって、ほとんどの星が燃え尽きた遠い未来にも、ブラックホールは重要なエネルギー資源として残っている可能性がある。

初めはブラックホールを貯蔵空間の中へ崩壊させる姿を想像した。しかし、ブラックホールそのものがすでに重力崩壊によって形成された天体だという点を考慮すると、この表現を修正する必要があった。その後は、ブラックホールの回転が遅くなり、質量と事象の地平面が異常な速さで変化し、周囲の天体の軌道にまで影響が及ぶ状況を考えた。こうした変化が通常のホーキング放射と区別されるなら、銀河の科学者たちは別の物理的原因を探さなければならないだろう。

小説で最初に観測される現象は、光子の欠損である。時間が経つにつれて星やブラックホールまで異常な変化を経験するなら、観測者たちは銀河のさまざまなエネルギー源が体系的に減少している可能性を検討するようになる。この設定は事件の規模を拡大すると同時に、銀河文明が原因を追跡する方法にも変化を与えるものだった。

12. 光子欠損は銀河全体でいつ始まるのか？

ここで、光子欠損が銀河のさまざまな地域で現れる時点を考えなければならなかった。初めは、銀河全体の観測所が同じ日の同じ時刻に欠損を発見するように設定できそうだった。しかし相対性理論では、遠く離れた出来事の同時性を定義するとき、基準系と信号の伝達時間を考慮しなければならない。

銀河の惑星はそれぞれ異なる速さで運動し、重力環境も異なる。ワームホール網でつながっていたとしても、各地域で使う時計と暦が自動的に一致するわけではない。そこで、すべての観測所に一つの日付を指定する方法を考え直した。

宇宙論では、宇宙の膨張に関連する物理量を利用して、宇宙の時代を表すことができる。たとえば宇宙背景放射の平均温度や膨張の程度は、宇宙がどのように変化してきたかを研究するために用いられる。これをもとに、特定の日付ではなく、宇宙が一定の物理的状態に達する条件を検討した。銀河の各地域にある装置が、同一の宇宙論的条件を基準に作動するという設定である。

各観測所の記録を比較するときには、地域ごとに異なる運動や重力環境、信号が伝達された時間などを補正しなければならない。こうした過程を経て、欠損の開始時点が一つの宇宙論的な境界と関係しているという事実を発見する方向にした。この設定は、『銀河滅亡辞典』の光子欠損と銀河標準時を構想する過程でも重要な役割を果たした。銀河文明が異なる時間体系の記録をどのように比較し、事件の順序を確定するのかを考える必要があったからである。

13. 未来から過去の銀河に影響を及ぼせるのか？

光子欠損の原因を考えるうちに、さらに難しい問題が現れた。遠い未来の科学者が新しい宇宙を作るためにエネルギーを収集するなら、その収集は過去の銀河ですでに観測されている光子欠損と、どのようにつながるのだろうか。

初めは、科学者が時間をさかのぼって過去にエネルギー収集装置を設置する方法を設定した。しかし、通過可能なワームホールが存在すると仮定しても、過去の望む時点へ自由に移動することには、さまざまな制約が伴う。ワームホールの二つの入口の間に時間差を作る方法は理論的に議論されてきたが、まだ存在していなかったワームホールを自由に過去へ設置できると保証するものではない。

そこで、過去に新しい通路を作る設定を再構成した。ここで銀河文明がすでに使用しているワームホール網に注目するようになった。数多くの恒星系と居住地を結ぶ交通網が以前から存在しているなら、未来の科学者はその通路を活用できるだろう。この方法を用いれば、未来の科学者が最初からすべての収集口を作り、過去へ送り込む過程を設定する必要が減る。彼は既存の通路の接続関係を変えたり、特定の目的地へつながるように調整したりする技術を開発した人物となる。

もちろん、未来の行為が過去に存在したワームホールの作動に影響を及ぼし得るという仮定そのものは、依然として小説の架空の技術に属する。この問題を解決するため、時間と因果関係についての別の仮説も検討した。

14. すでに作られたワームホール網を接続し直すとしたら？

銀河のワームホール網を活用するという発想は、小説の時間構造を大きく変えた。過去の人類は銀河のさまざまな地域に居住地を築きながら、恒星系の間を結ぶワームホール網を構築した。この通路は人と物資の移動、通信、行政、経済活動を可能にする文明の基盤施設となった。それから長い年月が流れたあと、未来の科学者は新しい貯蔵空間を準備する。彼は過去から存在してきたワームホール網を利用して、貯蔵空間へエネルギーが移動できる構造を作る。

ここで二つの構想を検討した。一つは既存のワームホールの入口が新しい貯蔵空間につながるようにする方法であり、もう一つは過去と未来を含む時空間全体の境界条件に、こうした接続が含まれる方法である。後者の構想を理解するために、ブロック宇宙という概念を調べた。相対性理論の時空間を一つの全体構造として考えると、過去と未来の出来事が一つの歴史の中に置かれていると解釈することができる。

この解釈自体が、未来の科学者に過去を操作する能力を与えるわけではない。小説では、既存のワームホール網と貯蔵空間の接続を、完成した時空間構造の中で成立させる技術を追加で仮定した。この構想によれば、過去の銀河で発生した光子欠損は、未来の貯蔵空間とすでにつながっていた通路によって起こる。過去の観測者たちは、その通路がどこへつながっているのか知らない。銀河を繁栄させた交通網が、長い年月のあとにエネルギー収集に利用されるという設定も、この過程で作られた。

15. ノアの役割はどのように変わったのか？

時間とワームホール網の構造を検討するうちに、ノア・カインの役割も変わった。初期の構想では、ノアは過去の銀河で観測された光子欠損の直接的な原因となる人物だった。遠い未来に到達したノアがエネルギーを収集するための装置を作り、その装置が過去の銀河の光を消失させる事件を引き起こすという方法だった。

この構想を検討するうちに、ノアが過去に存在しなかった装置をどのように設置するのか、その装置がいつから作動できるのか、光子欠損が始まった時代とノアが生きている時代をどのようにつなぐのか、考えなければならなかった。既存のワームホール網を活用する設定が登場すると、ノアの役割を修正することができた。ノアは銀河の過去に新しい収集口を直接設置する人物から、すでに存在する通路とエネルギー貯蔵空間を接続する人物へと変わった。彼が行う作業の中心は、貯蔵空間の準備と接続関係の完成に置かれるようになった。

この変化は、ノアの行動が持つ意味にも影響を与えた。小説の中の過去の銀河はすでに光子欠損を経験しており、その原因についての記録や仮説が蓄積されている。ノアは遠い未来に、その現象とつながる構造を完成させる。この過程で、一人の行動と長い時間にわたる文明の歴史が、どのようにつながるのかを改めて考えるようになった。ノアの役割は小さくなったのではなく、過去と未来を一つの構造で結ぶ方向に変わった。この変化は小説の結末を構想するうえでも影響を与えた。最初のアイデアから出発した設定が、物理的な検討を経て別の役割を担うようになった例である。

16. 未来の行為が過去に影響を及ぼすと、因果律はどうなるのか？

ノアの行動が過去の銀河の現象とつながるという設定には、時間旅行のパラドックスが伴う。遠い未来の科学者が過去の銀河からエネルギーを収集して文明を滅亡させるなら、その科学者が生まれ、研究することができた歴史そのものが消えてしまう可能性が生まれる。そうなると、装置が作られる原因と、その装置が生み出した結果の間に矛盾が生じる。この問題を解決するため、いくつかの方法を比較した。

一つ目は、過去が変わるたびに新しい宇宙の分岐が生まれる方法である。未来の科学者は、自分が生きてきた歴史とは異なる分岐の銀河に影響を及ぼす。この場合、時間旅行の矛盾を避けることはできるが、当初構想していた同じ銀河の過去と未来の関係が変わってしまう。

二つ目は、過去と未来が繰り返し変更される方法である。この設定では、歴史が変わるたびに事件の結果も新しく変化する。小説の原因と結果を最後まで追跡するには、変化の規則を追加で設計しなければならない。

三つ目は、自己無撞着性を維持する方法である。未来の科学者が装置を作った出来事と、過去に光子欠損が現れた出来事が、最初から同じ歴史に含まれていると仮定する。そうすると、過去に発生した欠損にもかかわらず、科学者が生まれるために必要な歴史は維持されなければならない。

この中では、自己無撞着性を維持する構想が小説の時間構造に適していると判断した。一般相対性理論では、特殊な時空間構造と時間旅行の可能性が理論的に研究されてきた。ノヴィコフの自己無撞着性原理やホーキングの年代記保護仮説などは、こうした問題を理解するために検討した概念だった。

小説では、自己無撞着な歴史を許容する方向で仮説を整理した。この方法を使えば、ノアの行動を過去の出来事と結びつけながらも、出来事が繰り返し変更される複雑な時間構造を避けることができる。

17. 通過可能なワームホールは、どのように維持されるのか？

既存のワームホール網を活用するという設定を採用したあと、ワームホール自体の物理的条件も検討しなければならなかった。一般相対性理論には、異なる時空間領域を結ぶ特殊な幾何学的解が存在する。人間が通過できるワームホールを安定して維持するには、通常の物質とは異なるエネルギー条件が必要かもしれないという研究もある。

量子場理論では、限定的な状況で負のエネルギー密度に関わる効果が議論されている。しかし、巨大なワームホール網を実際に作り、維持する方法は明らかになっていない。時間差のあるワームホールの場合には、量子効果や時空間の反作用が通路の安定性を損なう可能性も検討されてきた。

この問題を考えながら、小説の中の銀河文明がワームホールをどのように扱うのか、いくつかの規則が必要だという結論に達した。ワームホールを自然に発見したのか、人間が製作したのか、どのようなエネルギーを使って維持するのか、通路が閉じたり接続先が変わったりする条件は何なのかを決めなければならない。特にノアが貯蔵空間を接続するとき、既存の交通網がどのような影響を受けるかは重要な設定である。

こうした検討を通じて、ワームホールは単なる超長距離の移動手段から、小説の時間構造とエネルギー欠損を結ぶ装置へと発展した。

18. 私たちの宇宙からエネルギーが消えたなら、エネルギー保存はどうなるのか？

光子欠損と貯蔵空間の接続を検討するうちに、エネルギー保存についての問いへと再び戻ってきた。銀河の観測者たちが、ある星から放出された光の量を計算したところ、実際に観測された光が予想より少なかったと仮定してみよう。その間に光を吸収した物質や散乱させた天体が発見されなければ、観測者たちは不足したエネルギーの行方を調べなければならない。

初めは未知の物質や新しい物理的相互作用を考えることができる。観測装置の誤り、重力レンズ効果、伝播経路の問題なども検討の対象になるだろう。ところが、銀河のさまざまな地域で似たような欠損が観測され、その量が一定の規則に従って増加するなら、既存の説明だけでは現象を理解することが難しくなる。

このとき小説の中の科学者たちは、エネルギー保存則の適用範囲を疑うようになる。一般相対性理論では、エネルギーと運動量の局所的な保存が重要な原則である。一方、膨張する宇宙全体のエネルギーを一つの数値として定義し、保存されるかどうかを議論する問題は、はるかに複雑である。宇宙全体に共通する時間対称性が存在しない場合には、大域的なエネルギー保存量を定義することに制約が生じる。

小説の設定では、銀河で観測されなくなったエネルギーが別の時空間へ移動する状況を仮定した。私たちの宇宙と貯蔵空間、そしてその間の接続構造をあわせて考慮して初めて、エネルギーの移動を追跡できるようになるのである。この構想は光子欠損を説明する方法に変化をもたらした。初めはエネルギーが実際に消滅する現象を考えていたが、貯蔵空間という設定が登場したことで、観測可能な領域の外へエネルギーが移動する現象へと発展した。

19. 未来の科学者は、どのようなエネルギーを収集するのか？

貯蔵空間と銀河の接続を整理しながら、収集対象も段階的に設計した。初めは星々が放出する光子を収集する。観測者たちは、予想より少ない星の光が届く現象を発見し、その原因を調べる。初めは装置や観測方法の問題だと考えられるかもしれない。

その後は、星や星間物質、ほかの天体のエネルギーまで収集する構想を考えた。エネルギーを回収する過程が拡大すれば、銀河の物質分布や天体の運動も変わる可能性がある。ブラックホールに蓄えられたエネルギーが異常な速さで減少する現象は、こうした変化の後期段階に配置できる。

最後の段階では、新しい宇宙を始めるために必要な初期条件を準備する。ここではエネルギーと物質の総量だけでなく、それらがどのような状態に配置されているかも重要になる。

科学者が貯蔵空間を十分に拡張し、内部の条件を調節できると仮定すれば、そこで独立した宇宙の膨張が始まる状況を想像できる。ビッグバンは、既存の空間の中で物質が爆発する出来事として理解するよりも、高温・高密度の初期状態から空間そのものが膨張する宇宙の歴史に関係する。したがって小説でも、新しい宇宙が既存の空間の中で爆発する姿より、別の時空間が自らの初期条件に従って膨張を始める構造を設定した。この段階に至って、貯蔵空間の目的は長期的なエネルギー保存から、新しい宇宙の形成へと発展した。

20. 新しい宇宙に生命が再び現れる可能性はあるのか？

新しい宇宙が形成されると仮定したあと、そこに生命が出現する可能性を検討した。宇宙に十分なエネルギーと物質が存在していても、複雑な化学構造が必ず作られるわけではない。安定した素粒子と原子、さまざまな化学結合、長期間維持されるエネルギー源、物質の循環と進化が可能な環境などが必要になるかもしれない。

新しい宇宙で物理定数が既存の宇宙と同じかどうかもわからない。安定した原子が作られなかったり、星が十分に長く存在できなかったりするかもしれない。したがって、未来の科学者が新しい宇宙を作ったからといって、そこに必ず生命が出現すると設定する根拠は乏しかった。この検討は、科学者が何を目的として行動するのかを改めて考えさせた。彼が人間の生存を望むなら、人間のDNAや記憶、文明の記録を保存する方法を選ぶことができる。銀河文明が発展した時代なら、生物学的情報を保存し、新しい身体を培養する技術も十分に想像できる。

ところが、科学者が人間という種を保存することに関心がなければ、選択は変わる。彼は特定の生命体を復元することよりも、新しい宇宙で生命が再び発生し得る物理的条件を整えようとするかもしれない。この構想は科学者の行動について倫理的な問題を呼び起こした。新しい宇宙で生命が発生する可能性は不確かである一方、エネルギーを収集される現在の銀河には、実際に生きている生命が存在するからである。

21. 現在の生命と未来の可能性を、どのように比較するのか？

ここで問いの中心が物理学から倫理学へと移った。遠い未来の科学者は、現在の宇宙のエネルギー資源が減少し続け、文明の生存可能性も低下していると判断する。彼は既存の文明を復元するより、新しい宇宙で生命が発生し得る条件を整える方法を選ぶ。

ここで、その科学者がどのような人間なのかを考えなければならなかった。自分の生存や名誉のために行動する人物なら、その目的と手段を比較的容易に説明できる。ところが、自らの死まで受け入れながら新しい宇宙の誕生を推進するなら、行動の動機は変わる。彼は現在の生命が生きられる時間と、まだ存在しない未来の生命の可能性を比較する。現在の宇宙はいずれ死に至ると判断し、新しい宇宙で生命が出現する可能性を確保するほうが価値があると考えるかもしれない。

しかし、このような判断には、まだ検証できない仮定が含まれている。新しい宇宙が実際に作られるのか、そこで生命が発生するのか、その生命がどれほど長く続くのかはわからない。そのため彼の決断は、大きな倫理的葛藤を引き起こす。彼は未来の生命のために行動していると考えるが、その選択は現在存在する数多くの生命の生存条件を破壊する結果をもたらす。

この問題を考えながら、善意を持つ人物がどのような方法で他人の人生を決定し得るのかに関心が生まれた。小説全体に登場する政治的・社会的葛藤ともつながる問題だった。

22. 銀河文明は自らの滅亡を、どのように理解するのか？

物理的な設定を検討したあと、銀河文明の人々がこうした現象をどのように受け止めるのかに注目した。初めは文明そのもののエネルギー消費が問題の原因だと判断するかもしれない。星の寿命を縮め、星間物質を過剰に回収した結果だと考えるなら、エネルギーの使用を制限し、資源を保存する政策を実施するだろう。こうした政策は、文明が自らの行動によって問題を解決できるという期待を前提としている。

しかし、光子欠損が発見され、その原因を説明することが難しくなると、別の解釈が現れる可能性がある。未知の自然現象や地球外文明の介入、既存の物理学では説明できない変化などを考えるだろう。人々は自分たちが問題の原因だと信じることもあれば、自分たちには責任のない自然的な変化だと考えることもある。科学的説明をめぐる論争と、政治的責任の問題がともに現れるかもしれない。

遠い未来にノアの行動と貯蔵空間の構造が明らかになれば、こうした判断は再び変わる。現在の文明の衰退と未来の新しい宇宙がつながっているという可能性が明らかになるからである。この構想は、文明が危機を理解し、対応する過程を複数の時代にわたって描くことができるという考えへとつながった。同じ現象でも、どの時代に、どのような情報を持っているかによって、まったく異なる解釈がなされ得る。

23. 出来事をどのような時間順に配置するのか？

科学的な設定を整理しながら、小説の時間構造を三つの段階に分けて考えた。

一つ目は、人類が銀河のさまざまな地域に定住し、ワームホール網を発展させる時代である。文明は恒星間の移動と通信を結びつけ、莫大なエネルギーを利用して成長する。その後、貯蔵空間とつながることになる基盤施設が、この時代に形成される。

二つ目は、銀河のさまざまな地域で光子欠損が発見され、文明がその原因を調査する時代である。初めは観測上の問題だと考えられていた現象が、次第に銀河全体の危機へと拡大する。人々は自然現象、新しい物理法則、地球外文明の介入、エネルギー消費による環境変化など、さまざまな仮説を提示する。

三つ目は、はるか遠い未来にノアが登場する時代である。銀河のエネルギー資源がほとんど尽き、人類文明も消滅に近づいた状況で、ノアは新しい宇宙の初期条件を整える。そして過去から存在していたワームホール網と貯蔵空間を接続する作業を行う。

この三つの時代を結びつけながら、出来事が発生した順序と、その原因を理解するようになる順序が異なり得るという点に関心を持った。読者はまず、過去の銀河で起きた光子欠損に接する。その現象の原因を知ることのできる時代は、はるか後にある。過去の人々は自分たちの記録と観測に従って行動し、未来の人々は過去の出来事について、より多くの情報を持って判断する。

この構造は、文明全体の歴史を一人の人物が初めから終わりまで説明することが難しい理由でもあった。各時代の観測者と記録は、自分たちが知っている範囲の中で出来事を解釈する。こうした違いは、辞典と記録文書の形式を利用して物語を構成するうえでも影響を与えた。

24. どこまでが物理学で、どこからが小説の仮定なのか？

思考実験が複雑になるほど、物理学で知られている事実と、小説のために追加した仮定を区別する必要があった。光子がエネルギーと運動量を持つという事実、光のエネルギーが重力に寄与するという事実、エネルギーの利用可能性が熱力学的条件によって変わるという事実は、確立された物理学に基づいている。相対性理論における時間と同時性の扱い方、ブラックホールの質量と回転エネルギー、宇宙の膨張に関する観測も、こうした基礎を与えた。

ワームホールと子宇宙は別の問題だった。一般相対性理論と量子重力の研究では、関連する数学的モデルや理論的可能性が検討されている。しかし、人間が通過できるワームホールや、新しい宇宙を作ってエネルギーを貯蔵する装置は、観測によって確認された技術ではない。

小説のためには、ここでいくつかの仮定を追加しなければならなかった。銀河全体を結ぶワームホール網が実際に存在し、遠い未来の科学者がその接続関係を変更でき、新しい時空間にエネルギーと物質を伝達して、独立した宇宙の初期条件を整えられるという仮定である。特に、未来の行動が過去のワームホール網に影響を及ぼす構造は、この小説で設定した技術的可能性に属する。自己無撞着な時間構造を採用したとしても、その技術が実際に可能かどうかは別の問題である。

こうした区別は、設定を発展させる過程で役に立った。すでに知られている物理法則を適用できる部分ではその条件を検討し、説明が難しい部分では必要な仮定を明示しながら物語を構成できたからである。

25. 小説の形式はどのように決まったのか？

科学的な設定が発展するにつれて、物語をどのような形式で構成するのかも考えるようになった。『銀河滅亡辞典』には、非常に長い時間と複数の文明、異なる時代の人物たちが登場する。光子欠損が発見される時代の科学者は、遠い未来のノアがどのような行動を取るのか知ることができない。政府と報道機関、市民組織と宗教団体は、同じ出来事をそれぞれ異なる観点から解釈する。一人の人物の経験を追う方法では、このように広い時間と空間に散らばる出来事を扱うことが難しいかもしれないと考えた。

以前読んだボルヘスとミロラド・パヴィチの作品が、この問題を考えるうえで影響を与えた。文献や記録、異なる項目を通じて、読者が一つの世界を構成していく形式に関心があったからである。そこで、小説を辞典形式で構成することにした。辞典には個々の事件の定義、人物の記録、科学的な概念、行政制度と文明史が、それぞれの項目として登場する。読者はこれらの項目を読みながら、出来事の間の関係を発見し、時間とともに変化する解釈を比較できる。

この形式は、科学的な思考実験が発展してきた過程ともつながっていた。一つの問いが次の問いへと続くように、一つの項目が別の項目を理解するために必要な情報を与えることができるからである。こうして、思考実験の構造が小説の構成方法にも影響を与えた。

26. ろうそくから始まった問いは、どこまで続いたのか？

最初の問いに戻ってみれば、普通の部屋と鏡の部屋で燃えるろうそくを比較することだった。同じ量の光を放出していても、光が空間にとどまる時間によって、部屋の中のエネルギーが変わり得るという事実から思考実験が始まった。次に、光を完全に閉じ込めることができるのかを考えた。光子の性質とエネルギー保存を検討し、多くのエネルギーを狭い空間に集めるときに生じる重力と圧力の問題を調べた。小さな玉に巨大なエネルギーを収めようとした構想は、別の時空間につながる入口という設定へと発展した。

新しい貯蔵空間を考えながら、その内部の時間とエネルギー状態、別の宇宙が形成される可能性に関心が生まれた。貯蔵対象も光から物質やブラックホール、新しい宇宙を始めるために必要な初期条件へと拡大した。その後は、未来の科学者が過去の銀河のエネルギーをどのように収集できるのかを検討した。過去に新しい装置を設置する構想から、すでに存在していたワームホール網を活用する構想へと変わり、それに伴ってノアの役割も修正された。時間旅行のパラドックスを検討しながら、自己無撞着な歴史を採用する方向に設定を整理した。

最後には、新しい宇宙に生命が発生し得るのか、その可能性のために現在存在する生命の生存条件を犠牲にする行為をどのように理解すべきかを考えるようになった。物理学的な問いから始まった思考実験が、人間の選択と文明の運命についての問題へとつながったのである。

この過程で検討したさまざまな仮説のうち、一部は小説に反映され、一部は修正されたり除外されたりした。残っている設定も、すべてが確立された科学的事実を意味するわけではない。『銀河滅亡辞典』の世界は、こうした問いと仮定をもとに構成された。完成した小説に、思考実験の全過程を盛り込む必要はなかった。小説の中の人物たちは、自分たちが生きる世界の条件に従って行動し、出来事の原因と結果をそれぞれの方法で理解する。このノートには、その世界が作られるまでにどのような問いがあり、その問いを検討するうちに構想がどのように変化していったのかを残しておいた。