アルバータ大学の理論物理学者ヴァレリ・P・フロロフ氏とアンドレイ・ゼルニコフ氏は、プラハのカレル大学のパベル・クルトウシュ氏とともに、宇宙の法則のギャップや矛盾を探すことに着手した。彼らの焦点は、ほぼ 1 世紀にわたって推測されてきた時空を通る理論上の近道であるワームホールです。その考え方は、相対性理論により量子粒子が物理的限界を超えることができるというものです。目標:タイムトラベルにワームホールを使用する。
タイムトラベル: ワームホールが鍵?
物理学では、ワームホールは事実というよりは理論とみなされます。しかし、宇宙の断層によって人間が銀河や時間を素早く横断できるようになる可能性があるという憶測を完全に否定することはできません。このアイデアは SF 小説を彷彿とさせますが、量子物理学と一般相対性理論の間の複雑なギャップを克服できる可能性があります。
ワームホールは幾何学的構造であり、私たちが日々扱っている形状と似ています。しかし物理学では、これらの形状は私たちの理解を超えた次元に存在する可能性があります。量子効果は、顕微鏡レベルでは時間と距離を柔軟にすることができますが、より大きな宇宙スケールでは、時空は重力によって伸縮することができます。
かなりの質量が 1 か所に集中すると、周囲の時空が歪み、ワームホールによって接続された 2 つの外面を持つ構造が形成されます。このワームホールは物質の通り道としては機能しませんが、両側の絡み合った物体は接続されたままになる可能性があります。物理学者は時間をかけて、量子効果と粒子がこれらの異常な時空構造を横断できるシナリオを模索してきました。時々、彼らはこれによってタイムトラベルができるようになることを望んでいます。
時空を超えて循環する
フロロフ、クルトウシュ、ゼルニコフはこの研究を基にして、白癬の穴の概念を拡張しました。この特殊なタイプのワームホールは、2016 年に発表された研究論文で初めて紹介されました。ケンブリッジ大学のゲイリー・ギボンズとトゥール大学のミハイル・ヴォルコフによって提案された白癬ホールは、宇宙の平らな領域を接続するという点で、ブラックホールに関連する球状の時空の歪みとは異なります。
具体的には、アインシュタインの一般相対性理論と理論物理学の概念に基づいた時空の仮説的なトポロジー特性です。従来のワームホールは通常、宇宙の 2 つの離れた領域を結ぶトンネルとして描かれますが、白癬ホールはリングまたはトーラスのような形状になります。
白癬の穴がどのように見えるか、または詳細に動作するかは、理論によって大きく異なります。たとえば、従来のワームホールと同様に、時空を通過するショートカットとして機能する構造である可能性もあれば、まったく異なる特性を持つ可能性もあります。たとえば、空間内の同じ点で、異なる時点でそれを吐き出すことが考えられます。その結果、タイムトラベルが発生するでしょう。
モデルにはさらなる調査が必要です
フロロフ、クルトウシュ、ゼルニコフの研究は、双対性の回転と戦略的変換を分析することにより、リング状の塊が平坦な時空に独特の歪みを引き起こす可能性があると結論づけた。この理論上の抜け穴は、宇宙の異なる点、あるいは場合によっては異なる宇宙を接続する可能性があります。
研究者らはまた、このワームホールに対するさまざまな条件の影響も分析しました。これには、たとえば、静的な質量の影響や、ワームホールの入口と出口が同じ宇宙にあるという事実から生じる結果が含まれます。彼らが発見した興味深い結果の中には、閉じた時間のような曲線の概念があり、これにより理論的には、実体または光線が時空の原点に正確に戻ることが可能になります。これは、タイムトラベルという魅力的だが物議を醸す概念を引き起こします。
タイムトラベルのアイデアは魅力的ですが、物理学者の故スティーブン・ホーキング博士が認めたように、そのようなアイデアの実現には多くの障害に直面しています。しかし、理論物理学者のたゆまぬ研究により、宇宙の抜け穴を通って未来へ向かう直線的な旅を克服する方法を見つけることができるという希望が生き続けています。
出典: 「リングのワームホールとタイムマシン」(Physical Review D、2023)。 「双対性回転によるリングワームホール」（Physics Letters B、2016）