スター ウォーズでもスタートレックでも、パイロットがトグル スイッチを入れると星が歪み、宇宙船が光速を超える速度で宇宙を駆け抜けます。ワープドライブは、少なくとも SF ロジックにおいてはそれを可能にします。研究者も、この素晴らしいドライブが機能するかどうかわからないまま、研究に取り組んでいます。テクノロジーの裏側には人間の欲望もあります。ワープドライブとは何ですか?なぜ実際にそれについて話すのでしょうか?
ワープドライブ: 単なるビジョン?
少なくとも理論上は、ワープドライブは宇宙船を広大な宇宙に発射します。人々は技術的な物理的な詳細について考えるよりも、このテクノロジーについて話すことを好むようです。なぜなら、ほんの数時間、あるいは数分で宇宙の無限に遠い場所に到達したくない人がいるでしょうか？
カーク船長の物語では、この推進技術が大きな問題を解決します。たとえば、人々は伝説の惑星バルカンに到達するために冷凍睡眠や数世代にわたる宇宙船を必要としません。もしこの「クラスM惑星」が本当に存在したとしたら、現在の手段で到達するにはおそらく数万年かかるでしょう。
比較のために：現在の研究によると、プロキシマ・ケンタウリBは私たちに最も近い系外惑星です。私たちからわずか 4.25 光年離れています。つまり、光の速度で到達するのに 4.25 年かかることになります。まだこの地点に到達できた宇宙船はありません。実際には、地球とプロキシマ・ケンタウリBの間の移動は数千年になるでしょう。
そして、ここでワープドライブが活躍します。なぜなら、光より速い速度では、惑星は最寄りのバス停と同じくらい遠くにあるからです。問題は、アルバート・アインシュタインの相対性理論を出し抜く必要があるということです。これは、宇宙の物体は光速を超えて加速することはできないことを意味します。では、なぜこの伝説的なドライブについて話しているのでしょうか?
時間と空間の湾曲
アルバート・アインシュタインは、時間と空間の境界を定義しただけでなく、少なくとも理論的には、それらをどのように克服できるかを定義しました。 一般相対性理論によれば、宇宙は重力によって「折りたたむ」ことができる時間と空間の織物です。ワープドライブを理解するには、 重力波の性質を理解する必要があります。波のように、時空は伸びたり縮んだりします。
これにより、宇宙船がどのように宇宙を移動できるかについて、あらゆる種類の推測が可能になります。なぜなら、エンタープライズの象徴的なドライブは、アインシュタインの理論のこの部分を使用して別のドライブを起動するからです。空間を歪めることができれば、光の速度はもはや問題ではないからです。 「歪む」とは「歪む」ということにほかなりません。
例として、各端に黒い点がある白紙の紙を想像してください。これらの点は位置 A と B を形成します。「通常の」距離は、これら 2 つの点間の一般的な距離を表します。両方の点が重なるように紙を折ることで、少なくとも距離は克服されます。鉛筆を 1 つの点に刺すと、2 番目の点に直接着地します。
ワープドライブの理論はまさにそのような思考実験で機能します。ドライブによって空間が大きく歪むため、点 A と点 B はほぼ角を曲がったところにあります。
そして実際には？
物理学者のミゲル・アルクビエールがワープドライブのアイデアを真剣に検討したのは 1994 年になってからでした。彼の理論的解決策は、宇宙船が前方で時空を圧縮し、後方で時空を拡大するという基本方程式に基づいています。したがって、船はシャボン玉のように安定した時空の泡の中にあるはずです。
しかし、物理学者は 1 つの問題を解決できませんでした。なぜなら、いわゆるアルクビエールドライブは「エキゾチックマター」、つまり物質を使用してのみ機能するからです。残念ながら、「負のエネルギー」と呼ばれる物質は存在しません。 Adam Frank が Brighter Side of News で書いているように、これは安定したワームホールと超光速の移動をシミュレートするのに役立ちます。
しかし2021年、天体物理学者のアレクセイ・ボブリック氏とジャンニ・マルトル氏は、ワープドライブにエキゾチック物質は必要ないことを示した。ボブリックとジャンニが理論を構築するには、時空とエネルギーという 2 つの要素のみが必要です。したがって、すべてのワープ ドライブは正確に 3 つのコンポーネントで構成されます。
- 客室のように機能する内部時空
- 正または負のエネルギーで作られた材料のシェル、いわゆる「ワープ領域」
- 遥か彼方にあるような、歪みのない時空のような外観
この三者による分割により、両方の研究者は、ドライブが機能するためにこれらの各部屋で何が起こる必要があるかを正確に理解することができました。
ワープドライブ：単なる希望的観測ではない
遠い将来、ワープドライブが実際に可能になるかもしれない。ボブリックとマルトルが示しているように、これには「通常の」物質で十分である可能性があります。これにより、バブルの周りを曲がりながら時間が正常に流れる、バブルの中に一種の乗客エリアが作成される可能性があります。
しかし理論上でも、これは光速以下でしか機能しません。二人の科学者によれば、このような推進の背後にある考え方は懸念されているほど複雑ではないが、人類が宇宙へ大きく飛躍することを保証するものではないという。光の速度よりも速く移動するということは、指数関数的に無限の量のエネルギーを使用することを意味します。それがどこから来るのかは誰にもわかりません。