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jijake1977 from Pixabay /iStock

 相対性理論的宇宙の中では、一番近い星ですら遥か彼方にあり、そのくせ我々は光速を超えることができない。

 だからこそ、SF小説の作家たちはストーリーを面白くするために、光よりも速く移動する方法を考案する必要があった――それがワープ航法だ。

 話のギミックとしてしか存在していなかった夢の航法であるが、最近、科学者たちの間では、もしかしたら実現できるかもしれないワープ航法理論が話題となっているようだ。
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相対性の法則を破ることなく光速を超える「アルクビエレ・ドライブ」


 実現可能かもしれないワープ航法の名を「アルクビエレ・ドライブ」という。

 1994年にメキシコの物理学者ミゲル・アルクビエレが提唱した理論で、光速を超える速度に到達可能でありながら、宇宙における時空とエネルギーの相互作用について記述したアインシュタイン方程式の解に基づいている。

 アルクビエレ・ドライブは、宇宙船の後方に小型のビッグバンを起こして時空を膨張させつつ、前方には小型のビッグクランチを起こし、時空を収縮させることで、時空の波を作り、機体を押し流すという航法だ。

 理論的には、この波の中の「ワープバブル」に乗ることで、宇宙船は光速を超えることができる。

 宇宙船は時空を通過するわけではなく、時空自体が移動し、それに乗るのだから、従来の相対論的効果は当てはまらない。こうして、相対性の法則を破らずに光よりも速い移動が可能になる。

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jijake1977 from Pixabay

超光速航法の再評価の機運


 アルクビエレ・ドライブは完全に理論上のもので、しかも多分に思弁的であるとして一般には受け入れられていない。しかし、ここ数年でまた盛り上がりを見せている。

 たとえば、アメリカ航空宇宙学会が主催した昨年の推進・エネルギーフォーラムにおけるジョセフ・アグニュー氏(アラバマ大学の大学院生)によるプレゼンテーションもこの話題を扱ったものだ。

 こうした再評価の流れは、NASAジョンソン宇宙センター、高等推進物理学研究所(Advanced Propulsion Physics Laboratory)のハロルド・ホワイト博士によるところが大きい。

 2011年のシンポジウムで、ホワイト博士は、「ワープ・フィールド・メカニクス101」と題されたプレゼンの中で、アルクビエレ・ドライブに関する最新の研究を発表。同博士は、アルクビエレ・ドライブ理論について、いくつか本格的な検証とさらなる理論の進展が必要であるものの、理にかなっていると評した。

 これ以来、この超光速航法は、一部の科学者たちから再び注目を集めるようになったのだ。

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Pete Linforth from Pixabay

近年における重要な発見


 アルクビエレ・ドライブ理論の研究はまだ黎明期にあるが、それでも近年では理論的な発展をうながすかもしれないいくつかの発見がなされている。

 たとえば、2016年にレーザー干渉計重力波天文台(LIGO)が重力波の検出に成功した。これはアインシュタインが残した1世紀前の予言が正しかったことを証明するとともに、アルクビエレ・ドライブの基礎となる現象が存在することをも証明している。

 先述したアグニュー氏によれば、この発見は、巨大な重力場が存在すると時空が歪んで曲がることを経験的に示したもので、時空の拡大・収縮を利用したアルクビエレ・ドライブ理論に関連する最近ではもっとも重要な進展の1つであるそうだ。


ワープ航法実現に立ちはだかる最大の障壁


 一方で、最大の障壁はエネルギーだとアグニュー氏は考えている。電磁場や質量といった形をとる高エネルギーによって、時空が湾曲することなら知られているが、そのためのエネルギー量は半端なものではない。

 アルクビエレ・ドライブを実現するには、正のエネルギーだけでなく、負のエネルギーまでが必要だ。負のエネルギーを生み出すには仮説上の粒子であるエキゾチック物質を利用するしかなく、しかもそのための質量はなんと木星に相当すると試算されている。

 現実には、木星並みのエキゾチック物質を確保するなど無理難題であって、この点についてはより現実的なエネルギー量に落とし込めるような理論的進展が必要になるだろう。

 それでも当初の想定に比べれば、ずいぶんと楽にはなっている。というのも、同理論が登場した頃の試算では、必要になるエネルギーは宇宙全体の質量に匹敵するとされていたのだ。

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Genty from Pixabay

歴史上の偉大な発明と同じく、茨の道を突破することができるか?


 アグニュー氏の考えでは、アルクビエレ・ドライブを完成させる鍵を握るのは、量子理論とメタマテリアルであるという。また技術的には、超電導体、干渉計、磁力発生器の開発が不可欠であるそうだ。

 そして、当然ながら資金も確保しなければならない。こちらは無から湧き上がってくるアイデアとは違って、研究者にとってはいつも悩みのタネだ。
 

 航空電子工学、核研究、宇宙探査、電気自動車、再利用可能ロケットブースター――いくつもの偉大な発明と同じく、アルクビエレ・ドライブもまた茨の道を歩まねばならない運命にあるようだ。

 しかし発明の歴史に学ぶなら、いつかはトンネルの先に光が見えるようになり、ついには視界が開けるようなこともあるかもしれない。

 そのとき、人類は銀河の果てまで旅をすることが可能になることだろう。

References:universetoday / sciencealert/ written by hiroching / edited by parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2020年03月07日 20:59
  • ID:VdFXJhVk0 #

なるほど
空間を風船だらけだとすると前の風船を割りつつ後ろに新しい風船を置いてく感じか?

2

2. 匿名処理班

  • 2020年03月07日 21:01
  • ID:DpeaZOra0 #

なお減速は…

3

3. 匿名処理班

  • 2020年03月07日 21:18
  • ID:QBP19pBS0 #

結局のところ「エネルギーが足りない」といういつものオチかあ。

4

4. 匿名処理班

  • 2020年03月07日 22:05
  • ID:LxEvLq500 #

面白いアイデアだけど、宇宙船の“前”でビッグ・クランチを起こす、という航法の性質上、宇宙船の前方に巨大なエネルギー源がなければならない。
つまりこの理論に基づいてアルクビエレ・ドライブが完成したとしても、エネルギー源に沿った線上でした飛べない、言ってしまえばリニアモーターカーのように線路上を飛ぶ宇宙船になるのではなかろうか。

まあ、アインシュタインの理論に矛盾することなく光速を超えれる面白い理論だけど

5

5. 匿名処理班

  • 2020年03月07日 22:05
  • ID:BkzX3c..0 #

ビッグバン・ベイダーの必殺技はビッグクランチだったんだぜ

6

6. 匿名処理班

  • 2020年03月07日 22:14
  • ID:UtAi66I80 #

うん、なるほど。
でもどうやって、小型のビッグバンを起こそう。
核融合エネルギーでも足りなさそうだし、負のエネルギーなんて、実用レベルで存在するの?
机上の空論と言うか、空想ですね。

人間が思いつく事は実現出来ると言うけど、
1万年後ぐらいなら、実現する可能性が少しはあるかも。

7

7. 匿名処理班

  • 2020年03月07日 22:29
  • ID:e3JKDr3a0 #

真田さん「これ失敗したら宇宙が吹っ飛ぶやつだ」

8

8. 匿名処理班

  • 2020年03月07日 22:35
  • ID:dZiWuON00 #

>>3
だよなぁ結局光速を抜く手前までのエネルギーでも不可能なんだもんな

9

9. 匿名処理班

  • 2020年03月07日 23:21
  • ID:gkn917rY0 #

こんな我々の尺度で解決出来なそうな事やるよりも、かなり禁じ手かも知れないが、別の惑星や近場の恒星に分解、構成、複写用のポートを長い年月かけて設置して、地球から自分のコピー情報を送りポートで再構築させ自らのコピーを作らせてたりした方が、光の速度を超えた通信って意味でまだ現実的な星渡りが出来そう。人間が光の速さや、それを超える速さ、資源、耐久性、時間の世界を克服するにはデータ化してガス化した物質から己を構築し直すしかない気がする。その存在が自分なのかは分からんけどね。

10

10. 匿名処理班

  • 2020年03月07日 23:21
  • ID:9mtMBWlo0 #

奈良時代の人間にスマホが想像できなかったように、これもいずれはアッサリ実現されてるかもしれないが。
現時点では「よくあるSF」以外の何物でもなさそうだ。

11

11. 匿名処理班

  • 2020年03月07日 23:21
  • ID:drJsbbJi0 #

その航法が実現可能になった!として、物理的に耐えられる宇宙船を建造できんの?乗員は平気なの?という疑問。

12

12. 匿名処理班

  • 2020年03月07日 23:23
  • ID:E15Cmj4N0 #

悪いのび太、目的地から1万光年行き過ぎちゃった。
戻るの一千年かかるけどいいよな!

13

13. 匿名処理班

  • 2020年03月07日 23:57
  • ID:m2lorKYr0 #

小型のビックバン。大型のビックバン

14

14. 匿名処理班

  • 2020年03月08日 00:27
  • ID:WYp8Tx6t0 #

星界シリーズの時空泡みたいなものか

15

15. 匿名処理班

  • 2020年03月08日 00:37
  • ID:A5QpRKq.0 #

※1
ジェット気流に乗った飛行機が音速を超えずに最大時速1300km以上の速さで飛んだ話が最近ありましてな
空気そのものがすごい勢いで流れている中を飛べば、音速を超えることなく音速以上の速さで飛べるっていうのを空間に置き換えた感じの話なんだな。そしてそれがまかり通るなら空間を光速で流しながら光速で飛翔することで、光速の二乗の速さで動けることになるwktk理論でござるよ
ただ実現性。なお実現性

16

16. 匿名処理班

  • 2020年03月08日 01:02
  • ID:L37SZhYK0 #

たいそうロマンのある話だが、
歴史を振り返るとエネルギーは大抵身近にあったものから利用してきたんだ。
(ひと昔前までは電気は一体何に使うんだ?役に立つのか?と疑問視されたほどだ)

遠い未来には、技術革新により恒星かブラックホールのような
けた違いのエネルギーを直接利用できる日が来るかもしれない。
しかしそれには段階を踏んでいく必要がある。
まずは月をテラフォーミングすることからはじめようではないか。

17

17. 匿名処理班

  • 2020年03月08日 06:29
  • ID:LuesuJQx0 #

ジェイムズ・P・ホーガンの星を継ぐものに出てきた異星人がこんな感じの航法でワープしてたっけな

18

18. 匿名処理班

  • 2020年03月08日 06:58
  • ID:Z29GNe8E0 #

宇宙の広さを克服するにはワープ航法の実現以外にないからな

19

19. 匿名処理班

  • 2020年03月08日 07:29
  • ID:Lcwaza1j0 #

宇宙膨張と収縮は一つの現象だろうよ。後ろで膨張して前進したところで収縮に引っ張りかえされて戻るだけだ。膨張し続ける小型ビッグバンであるのなら、この宇宙そのものの膨張現象に拍車をかける事にもなるし、船が光速を超えたとしても目的地も光速超えてる離れてってるだろう。しかもビッグバンによって膨張したものが収縮するんだからビッグクランチはどうやって起こすんだと。膨張の過程すっとばして収縮させるとか。
後方の小型ビッグバンを前方のクランチでプラマイゼロにしたいのだろうが膨張と収縮は放射状に影響を広げるから影響全てを帳消しにできんし打ち消し会う中心にいる船は前進も後退もしない&空間による影響なので慣性も発生しない。慣性が発生してたら質量無限大で即船がバラバラだろうけども。ってかビッグバンの至近距離なのでエントロピーの増大がやばくて船はバラバラになるでしょうがね。

うーんどんだけでも書けそう。

20

20. 匿名処理班

  • 2020年03月08日 07:49
  • ID:QTRyjOuG0 #

これは宇宙船の目の前にブラックホールを置いてそれと一緒にずっと動き続けるようなもの。逆に言うと重力で暮らしてる我々は常にワープしていると言えるのかもしれない。永遠に重力に落ち続けるような状況があれば光速を超えるのか?という子供の質問があったが、これは結構難しい問題で超えるのかもしれない。

21

21. 匿名処理班

  • 2020年03月08日 09:00
  • ID:JtHouKjE0 #

まだやってたのかw
てか復活?

22

22. 匿名処理班

  • 2020年03月08日 09:21
  • ID:ri.ewTho0 #

「ワープに必要なエネルギーは全宇宙のエネルギーを集めても足りない」ってのがよく聞くフレーズでしたが
今は木星ひとつぶんのエネルギーまで減ったんですね

23

23. 匿名処理班

  • 2020年03月08日 11:02
  • ID:kmFwdJEp0 #

1000年かけて「理論次元」上での欠けたピースを埋めたり修正する作業が展開していきそう。その次元では完全無欠になっていくんだろう

それでも「実現性次元」とは文字通り次元が異なる話w

24

24. 匿名処理班

  • 2020年03月08日 14:44
  • ID:BQzVxs7T0 #

高エネルギー理論の話を聞く度にスケールがデカすぎてミスって地球ふっ飛ばさないでくれってマジに思ってる。

25

25. 匿名処理班

  • 2020年03月08日 15:12
  • ID:QDGHamBk0 #

ビッグクランチとビッグバンって失敗したらそれぞれブラックホールと超新星爆発を量産しそう

26

26. 匿名処理班

  • 2020年03月08日 15:16
  • ID:QDGHamBk0 #

そう言えば超新星爆発って外縁は拡張して中心は圧縮されるけど、つまりこれに指向性を与えて二次元的にやるってことか

27

27. 匿名処理班

  • 2020年03月08日 15:57
  • ID:qzClMMhr0 #

やっぱり科学の理屈を越える最後の壁は
とてつもない爆発のパワーなのかな

28

28. 匿名処理班

  • 2020年03月08日 18:06
  • ID:ng7ruxy70 #

>>11
馬車しかない時代に自動車の説明をしたら当時の人たちは似たような疑問を持っただろうね

29

29. 匿名処理班

  • 2020年03月08日 22:32
  • ID:FdTJuehi0 #

※28
というか宇宙においては馬車レベルの乗り物もない段階ですけど。今の人類。

30

30. 匿名処理班

  • 2020年03月08日 22:54
  • ID:lONHob8l0 #

※9
情報は光速を超えられない

31

31. 匿名処理班

  • 2020年03月08日 23:49
  • ID:Nm3quC1A0 #

何百年かかかりそうだな…

32

32. 匿名処理班

  • 2020年03月09日 00:05
  • ID:qpV6WV3C0 #

反物質ではできないのかな

33

33. 匿名処理班

  • 2020年03月09日 14:33
  • ID:udpRuNXc0 #

>>3
熱力学に縛られてる限り太陽系脱出は無理なんかも知れんなぁ

34

34. 匿名処理班

  • 2020年03月09日 20:48
  • ID:kFAfD.oz0 #

空間自体は光速度限界に縛られないから一見良いように見えるけど、宇宙船が光速以上で移動するためには推進装置とするビッククランチ(ブラックホール?)も光速以上で移動させなければならないような?でも推進装置(ブラックホール?)は光速度限界に縛られるよね?

35

35. 匿名処理班

  • 2020年03月09日 20:57
  • ID:A4u1zt4I0 #

実現可能(できるとは言ってない)

36

36. 匿名処理班

  • 2020年03月31日 23:26
  • ID:aW6cXtWW0 #

>>2
空間の変形を少し緩めればええのやで

37

37. 匿名処理班

  • 2020年04月02日 11:02
  • ID:U9Fdpr5z0 #

※34
推進装置は自らが変形させた空間の中心?にあって
外の空間の光速度限界に縛られないのでは

38

38. 匿名処理班

  • 2020年06月02日 05:39
  • ID:v.Vas6vK0 #

理論に留めておいた方がいい気がする

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