ワームホールとは何か
ワームホールとは何か
(Fig.) アーティクル・イメージ 「折りたたまれた」空間時間のモデルは、単一の喉または管に接続された少なくとも2つの口でワームホール・ブリッジがどのように形成されるかを示しています。
ワームホール(wormhole)は、宇宙を横断する長い旅のためのショートカットを作り出すことができる、時空間の理論的な道です。ワームホールは一般相対性理論によって予測されます。しかし、注意してください：ワームホールは、突然の崩壊したり、高い放射線やエキゾチックな物質との危険な接触の危険性を持っています。[タイムトラベルは可能でしょうか]
ワームホール理論
ワームホールは1916年に最初に理論化されましたが、当時そう呼ばれるものではありませんでした。アルバート・アインシュタイン(Albert Einstein)氏の一般相対性理論の方程式で、別の物理学者の解を見直しながら、オーストリアの物理学者ルートヴィヒ・フラム(Ludwig Flamm)氏は別の解が存在することを見つけました。彼はブラックホールの理論的な時間反転である「ホワイトホール(white hole) 」について述べました。ブラックホール(black hole)とホワイトホールの両方の入り口は、時空導管によって接続することができます。
1935年に、アインシュタイン氏と物理学者のネイサン・ローゼン(Nathan Rosen)氏は、一般相対性理論を使ってアイデアを詳述し、時空間を通る「ブリッジ」の存在を提案しています。これらのブリッジは時空間で2つの異なる点を接続し、理論的には、移動時間と距離を短縮できるショートカットを作成します。このショートカットはアインシュタイン・ローゼン・ブリッジ(Einstein-Rosen bridges)とか、ワームホールと呼ばれるようになりました。
「この時点では総てがとても仮説的です」と、オレゴン大学(University of Oregon)の理論物理学者のスティーブン・フス(Stephen Hsu)教授は、姉妹サイトのライブ・サイエンス(LiveScience) で述べました。「誰もすぐにワームホールを見つけるつもりはないと思います」
ワームホールには2つの口があって、2つの口をつなぐ喉があります。口は回転楕円体である可能性が最も高い。喉はまっすぐ伸びるかもしれませんが、しかしそれはまた、より従来のルートが必要とするよりも長いパス(通り道)を取って、周りを回ることができます。
アインシュタインの一般相対性理論は数学的にワームホールの存在を予測していますが、これまで発見されていないものはありません。負の質量のワームホールは、その重力は通過する光に影響することで見つけられる可能性があります。
一般相対性理論の特定の解は、それぞれの口がブラックホールのワームホールの存在を可能にします。しかしながら、死んでいる星の崩壊によって形成された自然発生のブラックホールは、それ自身がワームホールを作りません。
ワームホールの通過
サイエンス・フィクションは、ワームホールを通って旅行するという話で溢れています。しかし、そうした旅行の現実はより複雑であって、私達がまだそれを見つけていない理由だけではありません。
最初の問題はサイズです。原始的なワームホールは、顕微鏡レベルで約10-33 cm の存在だと予測されています。しかし、宇宙が拡大するにつれて、より大きなサイズに伸ばされる可能性があります。
別の問題は安定性にあります。予想されるアインシュタイン - ローゼン・ワームホールは、急速に崩壊するため、旅行には使えないでしょう。
「ワームホールを安定させるためには、大変にエキゾチック(exotic)なタイプの物質が必要だ」、「このような物質が宇宙に存在するかどうかは明らかではありません」とフス氏は述べました。
しかし、最近の研究では、「エキゾチック」な物質を含むワームホールは、長い時間存在して変わらないままでいることが分かりました。
エキゾチックな物質を、暗黒物質や反物質と混同してはいけません。それは負のエネルギー密度と、大きな負の圧力を含むものです。このような物質は、量子場理論の一部としての特定の真空状態の挙動においてのみ見られています。
ワームホールが自然に発生したものであろうと人工的なものであろうと、十分にエキゾチックな物質を含んでいれば、宇宙を通って情報や旅行者を送る方法として理論的に使用することができます。残念ですが、スペース・トンネルを通っての人間の旅は難しいかもしれません。
「陪審員はいないので、わからない」としながら、相対性理論、ブラックホール、ワームホールに関する世界有数の権威の一人である物理学者のキップ・ソーン(Kip Thorne)氏は、Space.comに語りました。「人間が通過できるワームホールは物理法則によって禁じられているという非常に強い兆候があります。それは悲しく残念ですが、それは物事が指し示す方向です。」
ワームホールは、宇宙内の2つの別々の領域を接続するだけでなく、2つの異なる宇宙を接続することもできます。同様に、科学者の幾人かは、ワームホールの1つの口が特定の方法で動かされると、タイムトラベルが可能になると考えています。
天体物理学者のエリック・デイビス(Eric Davis)氏は、「あなたは、移動可能なワームホールを使って未来に、あるいは過去に行くことができる」とライブサイエンスに述べました。しかし、それは簡単ではありません：「ワームホールをタイムマシンに変えることは、大変な努力が要るでしょう。ワームホールを引き出すのは十分に大変でしょう」 しかし、英国の宇宙論者スティーブン・ホーキング(Stephen Hawking)氏は、このような使用は不可能であると論じています。[奇怪な科学：ワームホールが最高のタイムマシンを作る]
「ワームホールは実際に時間を戻って行く手段ではありません。それはショートカットで、はるか遠く離れたものが近くになるものです、」と、NASAのエリック・クリスチャン(Eric Christian)氏は書いています。
ワームホールにエキゾチックな物質を加えることで、人間の乗客が安全に移動することができるように安定させることができますが、「通常」」の物質の追加はポータル(portal)を不安定にするのに十分な可能性は、依然あります。
今日の技術では、たとえ見つけられたとしても、ワームホールの拡大や安定には不十分です。しかしながら科学者達は、技術が最終的にそれらを利用できるようになることを願って、宇宙旅行の方法としてこの概念を探求し続けています。
「超スーパー先進技術が必要になるだろう」とハス氏は語りました。
「近い将来、人間はどんな時でもこれをやることはないでしょう」
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空間の畳み込みができないと、空間のジャンプはできません。もしもエイリアンが遥か遠くの宇宙から来るのならば、テクノロジーとしての空間の畳み込みを実用化したのでしょうか。
エキゾチックな物質、これは反物質のことを言っています。物質と反物質が出会うとエネルギーを放出して双方が消滅してしまいます。:現代の科学技術では、物質で造った容器で反物質を封入し保存することなどはできません。コロンブスの卵的なブレークスルーにより、いつの日か、反物質を取り扱える日が来るのかもしれません。
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