ワームホールが宇宙に潜んでいる可能性
ワームホールが宇宙に潜んでいる可能性/iStock

 一般相対性理論によって、時空という物理学の基本的コンセプトに関する理解は根本から変わってしまった。だからといって、宇宙の謎がすべて解けたわけではない。

 その謎の1つが、時空のある1点と別の1点をつなぐという「ワームホール」という存在だ。

 現時点でワームホールは仮説上の存在で、現実に観測されたことはない。だが、ここ最近の研究によるならば、その発見も間もなくだろうという見解もあるという。

 さらにこれまで多くの科学者が夢見ながら、いまだ成し遂げられていない量子力学と一般相対性理論の統一を進める鍵である可能性もある。
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ブラックホールとワームホール


 ワームホールとブラックホールは、アインシュタイン方程式の特殊な解で、重力によって時空が大きく曲げられることで出現する。

 たとえば、ある物体が超高密度になると、光すら逃げられないほどに時空が曲がってしまう。これがブラックホールだ。

 このように、一般相対性理論では、時空は曲がったり伸びたりするものと想定している。

 そこでアインシュタインとネイサン・ローゼンは、2枚の時空の布を合わせて宇宙のある場所と別の場所とを橋渡しできないだろうかと考えた。これを「アインシュタイン-ローゼン・ブリッジ」という。すなわちワームホール(の一種)だ。

ワームホール
iStock

ワームホールを通過してワープする


 そうしたワームホールは中を通過できる可能性がある。そしてこれができるならば、人間ははるか彼方の宇宙まで近道して移動することができるだろう。

 しかしそのためには、通行中にワームホールが重力で閉じてしまわないようにしなければならない。それに必要になるのが、時空を外側に広げてくれる「負のエネルギー」だ。

 ワームホールと同様、負のエネルギーもまた仮説上の存在のように思えるが、じつは少量ならすでに作り出すことに成功しているという。また宇宙の膨張を加速させている力であることも分かっているとのことだ。

ワームホール
Pixabay

ワームホールの存在を証明するには?


 ではワームホールの存在を証明するにはどうすればいいだろうか? ロシアの天文学者の研究によれば、ガンマ線が手がかりになるという。

 その論文の計算によれば、ワームホールに入ろうとしている物質がそこから出てきた物質と衝突すると壮大なガンマ線が発生するのだという。これを観測することができれば、それがワームホールの存在証明になる。

 またそうした放射線は、ワームホールとブラックホールを区別する手がかりになる可能性もあるようだ。

 これまで外見から両者を区別することはできないとされてきたが、ブラックホールの場合はガンマ線が少なく、ジェットとして放射する。一方、ワームホールならそれは巨大な球の中に閉じ込められると考えられるそうなのだ。

観測されたブラックホール
観測されたブラックホール / Event Horizon Telescope/wikipedia

ワームホールはどこにあるのか?


 その研究によれば、ワームホールは非常に明るい銀河の中心にある可能性があるという。そうしたワームホールは通行可能だが、決して快適なものではない。

 というのも活動銀河の中心に近いために、熱で何もかもが焼き尽くされてしまうからだ。だが、もっと銀河の中心から離れたところにあるワームホールなら、そんな酷い目に遭わなくてもすむかもしれない。

 なお銀河の中心にワームホールがあるという説は、新しいものではない。たとえば天の川銀河の中心には超大質量ブラックホールが鎮座している。

 このことは、その周辺で重力の影響を受ける星々の軌道を丹念に観察することで明らかにされた(なお、これを発見した研究者には2020年度ノーベル物理学賞が贈られている)。

ワームホール
iStock

ワームホールによって重力が生じている可能性


 中国とアメリカのグループによる研究は、そうした重力がワームホールによっても生じている可能性があると述べている。

 ブラックホールと違うのは、ワームホールの重力はその反対側から漏れているということだ。そしてそれが銀河中心の近くにある星々の動きにわずかな影響を与えているだろう。

 これを検出できれば、それもまたワームホールの証明になる。近い将来、観察機器の性能がもう少し改善すれば、そうした影響を観察できるようになるそうだ。

 ちなみに最近になって「不規則電波サークル」というものが発見されている。

 それは巨大でありながら、目に見える天体の中には関連するものがないという奇妙な現象だ。従来の宇宙理論でうまく説明することができておらず、その原因としてワームホールを指摘する声もあるらしい。




ワームホールが量子力学と一般相対性理論をつなぐ鍵に


 ワームホールは量子力学と一般相対性理論をつなぐ鍵になるかもしれないという。

 たとえば量子力学では、何もない空間から粒子がパッと出現し、またすぐに消失することがあると説明されている。実際、この現象はいくつもの実験で確認されている。

 そして宇宙の初期においては、そうやって現れては消える粒子の泡からワームホールが形成された可能性もあるのだという。

 さらに最近の「量子テレポーテーション」の実験で行われたことは、ワームホールでつながれた2つのブラックホールと不気味なほどの類似点がある。

 それどころか「ブラックホール情報パラドックス」(ブラックホール内部で物理情報が消失すると考えると、情報は不滅とする基本的物理法則と矛盾する)を解決しているかのような印象すらあるという。

 このようにワームホールは量子力学と一般相対性理論のどちらとも関連している。ミクロの世界とマクロの世界を扱う両理論は、それぞれの分野では物理現象を完璧なまでに説明してくれるにもかかわらず、互いにうまく調和しないことで悪名が高い。

 しかしワームホールは量子と重力の深いところにあるつながりを示唆しており、両理論を橋渡しできる可能性がある。もしかしたら、それが万物の理論を完成させるヒントになるかもしれないそうだ。

References:Wormholes may be lurking in the universe – and new studies are proposing ways of finding them/ written by hiroching / edited by parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2021年01月17日 20:43
  • ID:q.XdRelS0 #

ワームホールが時空の歪みだというなら、そこを通行する物体も占有する空間ごと捻じ曲げられないか?

2

2. 匿名処理班

  • 2021年01月17日 21:13
  • ID:9PdPDagz0 #

人類よりも1万倍知能が高く、1万年進んだ文明を持つ知的生命がもしいればワープ航法を実現してる可能性も0ではないだろう

3

3. 匿名処理班

  • 2021年01月17日 21:16
  • ID:hqfsE0wZ0 #

本棚の裏側に行けるかな?

4

4. 匿名処理班

  • 2021年01月17日 21:22
  • ID:grTM4A7C0 #

ワームホールによる時空跳躍と
素粒子の量子もつれ(ボソンジャンプ)って似てるよね。

ワームホールが惑星サイズの量子もつれ、つまり、恒星間量子通信のための巨大ハブとして利用されてたりしてね。
恒星規模の情報ネットワークを形成してる宇宙人とかに。

久しぶりにナデシコ観たくなってきたな。

5

5. 匿名処理班

  • 2021年01月17日 21:52
  • ID:yl7zV1Bn0 #

いつも思うけど、こういう研究してる学者の頭の中ってどうなってるんだろう
あまりに頭の出来に差がありすぎて、とても自分と同種族と思えないw

6

6. 匿名処理班

  • 2021年01月17日 22:04
  • ID:etcpF9fv0 #

>>1
時空泡を発生させて船体を覆い、平面的時空を移動する事によりワープ的な移動を可能にするという手法を「星界の紋章」というSFで読んだな。

7

7. 匿名処理班

  • 2021年01月17日 22:18
  • ID:grTM4A7C0 #

>>3
マーフ!!!

8

8. 匿名処理班

  • 2021年01月17日 23:10
  • ID:qZ3ky.Da0 #

ワープには全宇宙にあるエネルギーの100億倍必要で実現不可能という話があったのが十数年前、今では新理論に基づいてワープに必要な現象の観察のために実験室で取り組む物理学者がいるというのが面白い。

9

9. 匿名処理班

  • 2021年01月17日 23:40
  • ID:5Gbuf52O0 #

前も投稿したけど、この理論そのものはあり得そうだし美しさも感じる。しかしこれを「利用して云々」話は全く荒唐無稽w どちらも観測不可能なので今の段階では同次元扱いなのだろうけど

10

10. 匿名処理班

  • 2021年01月17日 23:42
  • ID:Pvh1Dhk60 #

光を超えてその先へ行きたい

11

11. 匿名処理班

  • 2021年01月17日 23:51
  • ID:ic.61kNV0 #

最近、ワームホール関係の記事多いね
結構有望なんかな

12

12. 匿名処理班

  • 2021年01月18日 03:12
  • ID:c5SwvubU0 #

求む新理論

13

13. 匿名処理班

  • 2021年01月18日 04:00
  • ID:3zi8DsrH0 #

※4
ブラックホールと素粒子が似ている感じがする
ワームホールって量子テレポーテーションの巨大バージョンみたい

14

14. 匿名処理班

  • 2021年01月18日 07:42
  • ID:7TVukLL60 #

※1
「人間が空間という紙に描かれた絵とするなら、紙をくしゃくしゃに丸めても広げれば元通りになるから大丈夫」
という意見を持っている科学者もいたなあ。
言ってることは解らんでもないけど、それを信じてワームホールに飛び込む気にはならないっす。

15

15. ナパチャット

  • 2021年01月18日 10:32
  • ID:v0MOpOZ70 #

だからそれが可能なら他の知的生命体がとっくにやってるでしょ
ビックバンから138億年も経ってるのに

16

16. 匿名処理班

  • 2021年01月18日 12:58
  • ID:Tcf.7Bkk0 #

イエローホールから出てくるんだ

17

17. 匿名処理班

  • 2021年01月18日 15:52
  • ID:0sHvO94.0 #

出口側のホワイトホールはホールといから小さい領域と思われがちだが意外と巨大な空間かもしれない。1つの量子が存在する可能性のある領域は宇宙全体に広がっていることもあるし突飛なアイデアではない。つまり、ブラックホールで吸い込まれた物質・エネルギーはワームホールであるこの宇宙全体から染み出すように吐き出される。かもしれない。

18

18.

  • 2021年01月18日 17:44
  • ID:kOh5HmhT0 #
19

19. 匿名処理班

  • 2021年01月18日 21:13
  • ID:EUkZfSUA0 #

>>17
それが対消滅を繰り返す真空のエネルギーの正体だったりしてね

20

20. 匿名処理班

  • 2021年01月18日 23:03
  • ID:6Le.E9.x0 #

なるほどね
その構造を支える重力が計算上足りてない銀河の中心はワームホールであると
それは見事な考えだよね
そうすると、その逆に異様に回転が速くなければならないのに、そうでない銀河もないとならないね
そういう逆の意味でいかがわしい銀河もあるんだろうか
あるいは、三又銀河や球形構造銀河などもあるんだろうか、そういった銀河が銀河群構造の偏りを担ってるんだろうか

21

21. 匿名処理班

  • 2021年01月23日 17:35
  • ID:fm4JPjgH0 #

>>15
それは短絡的やろ
そのレベルに成熟するまでに絶滅したり技術転用まで到達出来なかったり、他の可能性も、十分考えられる

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