時間と空間について小学生にでもわかるように説明してください

時間と空間について小学生にでもわかるように説明してください

時間は本当に進んでいるのでしょうか?
未来から過去に進んでいるなどということはないでしょうか

空間とは何なのでしょうか?
物質そのものなのでしょうか

四次元とは
点線面を超えたもの
という意味ではないですよね

四次元も簡単に教えてくださると幸いです

科学
物理学
宇宙

No.6 ベストアンサー 回答者： フーリエ 回答日時： 2023/02/25 10:10

No.2です。

「時間」につづいて、「空間」とは何か。
一般用語と学術用語でちょっと違いますが、一般用語としての「空間」、英語だとspaceですね。これは「物質そのもの」ではなくて、「物質が存在するところ」のことです。

＞空間とは何なのでしょうか?
物質そのものなのでしょうか

「物質そのもの」でないことは、「物質がない空間」が簡単に仮定できることから明らかですね。「物質」は当然「物質」がないと存在しませんが、「物質が存在するところ」は、「物質」がなくても成り立ちます。中身と箱の関係ですね。「靴」は「靴」がないと存在しませんが、「靴箱」は「靴」がなくても成り立ちます。

次に、学術用語の「空間」ですが、これは「3つの互いに無関係な変数から成るもの」のことです。
北、東、上、の3軸（x, y, z）を考えてみましょうか。真東にいくら真っすぐ進んでも、北向きには全く進みません。真上に向かっていくら飛び上がっても、北にも東にも進みません。このように、ある1種の数字を上げ下げしても、他の2種の数字が全く変わらない。これを「互いに無関係」といいます。

互いに無関係な3軸であれば、「数学的には」何であっても空間として扱えます。例えば「身体能力、頭脳、外見」でもいいですし、「英語の成績、数学の成績、社会科の成績」でもいいです（ただし、それらが本当に全く互いに無関係か、また一義的に数値化できるかは要検討）。

実際、ＡＩによる予測アルゴリズム構築では、データベースから何らかの「特徴量」を抽出して、それを用いた空間を仮定し、そこに何らかの関数を引いて予測を行います。わかりやすい例を出せば、先ほどの「身体能力、頭脳、外見」を特徴量として、様々な人のそれを数値化して空間にプロットしたとします。さて、そのプロットを「恋人がいたことのある人」と「恋人がいたことのない人」に色分けしたとき、ある境界面で色が分かれるとしますよね。この面を形成する関数を割り出せば、人の身体能力、頭脳、外見から「あなたは恋人がいたことがある」「あなたは恋人がいたことがない」と、割と高い精度で予測できるアルゴリズムになります（嫌なアルゴリズムですね）。


4次元について、この「数学的な」考え方を持ち込むと、空間の3軸、x, y, z（北、東、上でもいい）のどちらに、どれだけ進んでも、未来に行ったり過去に戻ったりはできません。つまり「時間」は、「空間の3軸」のどれとも互いに無関係な軸として扱えます。
その意味で、時間を空間に加えた4軸目として扱う（4次元の空間を仮定する）こと自体は可能ですし、それによって「空間＋時間」を数学で扱うことも可能です。これはただの4変数関数（数式の中に変数が4つある関数）になるだけなので（y = 2x + 5z - 3t +8のようなやつですね）。

No.5 回答者： satouhiroshi 回答日時： 2023/02/25 07:18

時間と空間は、存在が成立する為に必須のものです。

　時間が無かったら,つまり,時刻も無い,瞬間も無い,時間的な幅が無い/ゼロなら「何」も「存在」できない。すなわち,「無(む)」です。

　空間が無かったら,つまり,点も線も面も体積も無い,空間的な大きさ広がりが無い/ゼロなら「何」も「存在」できない。すなわち,「無(む)」です。

　真空を「無(む)」だと言う人がいるが、超弦理論の弦/紐/膜やクォーク、素粒子、原子、物質、エルネギーの全てが無くても、真空には時間と空間はある。従って、真空は、「無(む)」ではない。

　時間だけでも、空間だけでも、「存在」は、成立しない。この一方だけでは「存在」は成立しない。時間と空間の双方があって、初めて「存在」は、成立する。

　時間の無い宇宙をイメージ出来ますか？　 時間が無い状態から時間が始まった/初めた/流れを開始した状態をイメージ出来ますか？
　空間の無い宇宙をイメージ出来ますか？　 空間が無い状態から空間が始まった/初めた/大きさ広がりを開始した状態をイメージ出来ますか？
出来ませんよね。と言う事は、時間の無い宇宙、空間の無い宇宙は、存在しない、ありえないと理解すべきと言う事なのだ。
　ビッグバンで宇宙が誕生して、時間も空間も誕生したのなら、ビッグバンの「前」は、時間は？ 空間は？ どうなっていたのか？との疑問が湧く。

「無限大の大きさ広がりを持つ空間的に無限大の空間と無限大の過去から存在し無限大の未来まで流れ続ける時間的に無限大の時間が無限大の過去から共に既に存在している」。この時空/宇宙を「母宇宙」と定義します。

　この母宇宙Ａの時空の量子論的な揺らぎが、我々が存在しているこの宇宙Ｂのビッグバンを138億年前に引き起こし、Ｂは、Ａの「子宇宙」として、Ａの時空の中で誕生し、今もＡの時空の中で加速膨張し続けていると解釈/理解すると、Ｂが誕生する「前」の「時間」は？　「空間」は？　と言う問いに、Ｂが誕生する「前」は、Ａの時間が流れ、Ａの空間が広がっていたと答える事が出来る。
　それぞれが無限大の大きさと広がりを持つ「子宇宙」を無数に無限大個、その時空の中に持っているのが「母宇宙」で、母宇宙の中では、常に無数の無限大個の子宇宙が誕生して、それぞれが母宇宙の時空の中で収縮/安定/定速膨張/加速膨張などの成長を続けているのかも知れない。
　こうした多数の宇宙が存在するとの考えを「マルチバース」と呼びます。
母宇宙は、どのように始まった/誕生したのかは、母宇宙の「定義」から、
「母宇宙は無限大の過去から時間と空間と共に既に存在している」と回答する事になります。なので、母宇宙に始まり/初め/起源/誕生は無いのです。

　創世記では、「はじめに神は天と地とを創造された。地は形なく、むなしく、やみが淵のおもてにあり、神の霊が水のおもてをおおっていた。」とあります。「はじめに」とは、時間を指す言葉です。「やみが淵のおもてにあり」とは、「やみ」や「淵」が存在し、これらが存在できる「空間」がある事を意味しています。神が天地創造を開始した時には、既に時間も空間も存在していたのです。
　では、これらを創ったのは何なのか？ これらは何故、存在していたのか？
聖書は答えていません。

宇宙は、なぜ存在し、宇宙は、どうしてどのようにして始まったのか？

神が創ったのなら、

＿神は、なぜ存在し、＿神は、どうしてどのようにして始まったのか？

こう記述すると、宇宙と神は同じです。

　宇宙に存在する天体などの物質の万有引力で引き合って宇宙は、いずれは収縮すると考えられていた。しかし、収縮どころか、宇宙の膨張は、益々、加速している事が発見されたのです。
　この万有引力に対抗して宇宙の膨張を加速させている原因である未知のエネルギーを科学者達は、「ダークエネルギー」と呼んでいます。
　宇宙が「偽の真空」から「真の真空」に遷移（真空崩壊）する時に放出されるエネルギーが「ダークエネルギー」なのだと私は考えています。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%81%BD%E3%81%AE …
　我々が存在しているこの宇宙は、誕生の時期にインフレーションで何段階もの急激な膨張をしたとの説があります。この何回ものインフレーションは、何回もの真空崩壊が起こった事で膨張のする為のエネルギーが供給されたのかも知れません。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%87%E5%AE%99 …
　我々は、半径が460億光年までの宇宙しか観測する事は出来ません。それより遠くの宇宙は、光速よりも速く空間が広がってしまうので、我々には光も何も届か無いからです。
https://www.sci-museum.jp/wp-content/themes/scim …

　人類は、いずれ必ず、太陽系を遠く離れて宇宙のあらゆる向きに移住して行くでしょう。そうすれば、人類と地球の全生物種の絶滅が防げます。wikipediaの記事「居住するのに適した太陽系外惑星の一覧」を御覧下さい。

　宇宙では、何に遮られる事も吸収される事も無く、太陽の光が100％、365日24時間、太陽電池パネルに降り注ぎます。地球-月のラグランジュ点L₄,L₅や地球周回軌道上に宇宙太陽光発電所を建設し、太陽電池で作ったクリーンで無尽蔵で安価な電力をマイクロ波に変換して地球に送信し、地球でこのマイクロ波を受信し電力に戻して利用します。
　この電力で地球の水を電気分解し、水素と酸素を作り、この水素で水素自動車(燃料電池自動車)を走らせます。宇宙に降り注ぐ太陽の光で全ての自動車が走る「水素社会」が到来します。
　宇宙太陽光発電所を建設する為の人と資材の輸送は、下記のブログで説明している「宇宙塔マスドライバー」が最適です。
http://blog.livedoor.jp/satou_hiroshi_4649/archi …

　月や火星には豊富な水があります。
https://style.nikkei.com/article/DGXMZO44158040U …
https://www.cnn.co.jp/fringe/35146771.html
https://astropics.bookbright.co.jp/korolev-crater
　この水とこれを太陽電池の電力で電気分解して得られる酸素と我々や家畜などが吐き出すCO₂で食料生産プラントで月や火星やラグランジュ点のスペースコロニーで365日24時間体制で米/小麦/大麦/大豆/コーン/野菜/果物/海藻などを栽培し、牛/豚/鶏/魚介類などを飼育/養殖すれば、地球と同様の豊かな食生活が可能です。

　2045年には、コンピューターの知能が全人類の知能の総力を超える/世界中の人間が束になつて挑んでも敵わなくなる「シンギュラリティ/技術的特異点」を迎え、超知能/超知性の人工知能AIが誕生するかも？
　人間は脳にチップを埋め込み,スマホやPC,マウスやキーボードなどを使わず,脳の中に投影されるスクリーンの輝点を目で追うと,その脳の電気信号をチップが検出し,文字の入力やクリック/ドラッグ/ドロップなどが可能になり、人間は、常時、ネットにワイヤレスで接続し、超知能AIと通信し、世界中の情報を操作/情報処理する様になる？
https://courrier.jp/news/archives/254484/
　超知能AIと連動した人型ロボットが、一般家庭で炊事/洗濯/掃除/育児/介護/買い出し/ゴミ出しなどを熟し、医療/法曹/建築/土木/生産/流通など全業種の全職場で働き、人間には、研究開発や芸術などの限られた仕事しか残らない？
　超知能AIに政治/経済/教育/医療/福祉など森羅万象について最適の施策を考えてもらい、人間は素直にその施策を実行して行くしか戦争を回避し平和を実現する手段は無いのかも？
　我々は、仕事を超知能/超知性の人工知能AIとこれと連動して動く人型ロボット達に奪われ、彼らに養われて生きて行く様になる？

　宇宙の加速膨張が観測され、ダークエネルギー/ダークマター/超弦理論/11次元のM理論などが議論され、物理学の一大飛躍の切っ掛けとなる？
　1900年にプランクが量子論を1905年にアインシュタインが相対論を創始して現代物理学が誕生し、それまでの物理学が古典物理学と呼ばれた様に、2023-2030年に掛けて生み出される物理学は、今の現代物理学を過去のものとする、全く新しい「真新物理学」を創始し、1900-1905年頃の人に量子コンピューターや相対論的GPSの時間補正と言っても理解できないのと同様に、2023年の我々が「局所空間の通常空間における波乗り効果」と聞いても理解できない全く新しい物理理論と技術を生み出し、任意の範囲の時空を通常空間の時空の中を波乗りをする様に滑らせ、何百万光年も離れた遥か彼方の銀河に極めて短時間で人や貨物を行き来させる？
　ケプラー22bに移民宇宙船が大挙して押し寄せ、ネオ日本/ネオアメリカ/ネオ中国/ネオEU/ネオロシアなどが建国される？

No.3 回答者： puyo3155 回答日時： 2023/02/24 22:45

物理学で結論がでていないことを、問うても回答はありません。

それを小学生にもわかるように説明することもできません。

一つだけわかっているのは、この世は、空間３次元と、時間１次元からできていて、あわせて時空という扱いをすると、現象がうまく説明できるということだけです。

No.2 回答者： フーリエ 回答日時： 2023/02/24 21:54

「時間」の本質は不明です。

しかし、「人間が知覚し、考えることのできる時間」に限って説明するならば、

「時間とは、物事の変化のこと」です。

ここに腐ったリンゴがあります。三日前は瑞々しいリンゴでした。
この「腐ったリンゴ」と「瑞々しいリンゴ」は、物質として別物です。なのに我々は、これを「同じリンゴ」だと認識します。
この「変わってしまった、でも同じ」「同じもののはずなのに、変わってしまう」という感覚に対する説明が「時間」です。

逆を考えてみると分かりやすいと思います。もし、物質の一切が不変なら、人間にとって「時間」という概念には意味がありません。

なので、ほぼ同一の物質的変化を繰り返す機械＝時計を使って時間を測ります。

そして、物質の変化は常に起こり続け、「同じ状態」は二度と起こらないので、結果として我々は「時間は戻らない」と認識しています。
もしも本当に偶然、二度「同じ物質的状態」に出くわしたら、我々は確実にそれを「同じ物質的状態が起こった」ではなく「時間が巻き戻った」と解釈します。

実際時折、偶然物質的に「非常によく似た」ものを見かけると、それを「時間が巻き戻ったかのように」錯覚します。錯覚というのは、脳が一度その解釈をして、理性がそれを打ち消す過程です。だからあまり変わらないもの（例えば実家の近くにまだ残っている古い個人商店）を「懐かしい」と感じるんですね。一瞬で打ち消されるものではあっても、「時間が巻き戻った」と感じられるからです。

さて、つまり「時間」は存在ではなく、物質的変化に対する【説明】なんです。人が生きて死ぬこと、幸不幸があることなどの説明に「神」や「輪廻転生」を持ち出すのと似ています。

「空間」についてはこれから考えてみますので、もし気が向いたら少し閉じるのを待っていて下さい。

No.1 回答者： Castelland 回答日時： 2023/02/24 20:40

時間と空間について小学生にでもわかるように説明してください」←此処からだと「時間は本当に進んでいるのでしょうか?」←は　時計を見て

が切れてたら時間は止まる）