光より速い移動は本当に実現するのでしょうか?最初の曲率バブルが発見され、ワー​​プドライブの研究は新たな夜明けを迎えた

速度のボトルネックにより、人類の宇宙探査のペースが制限されます。科学者たちはこのボトルネックを打破する方法を見つけるのに苦労しており、ワープエンジンはその解決策の一つです。この航空宇宙技術は前世紀に提案されて以来、研究の進歩は非常に遅く、SFの段階にとどまっています。それは決して実現することのない単なる夢だと考える人さえいます。

しかし、ほんの数日前、突然世界に衝撃を与えたニュースがありました。ワープドライブの先駆者であり、NASAのワープドライブの元主任専門家であるハロルド・G・ホワイト博士が、世界初の「ワープバブル」を発見したと報告したのです。これは、ワープエンジンの将来の研究に大きな影響を与えるでしょう。

では、ワープ エンジンとは何でしょうか。また、現在の研究の進捗状況はどうなっているのでしょうか。一緒に学んでいきましょう。

アインシュタインはスピードのボトルネックを作った

アインシュタインの相対性理論は人類の自然理解に大きな進歩をもたらし、人類の技術文明全体の大きな進歩を促進しました。しかし一方で、彼は光の速度限界の理論を提唱しました。これは、宇宙のいかなる物質の速度も光速に達することはできず、ましてや光速を超えることはできないというものです。これは人類の宇宙飛行の速度のボトルネックとなり、人類の深宇宙航行の夢を深刻に制限することになります。

宇宙の広大さは人々の想像を超えています。太陽系は広大な宇宙の中ではほんの一滴に過ぎませんが、その重力半径は 1 光年です。 1 光年は光が 1 年間に移動する距離で、約 9 兆 4,600 億キロメートルです。将来、人類の宇宙船が光速に近づいたとしても、太陽系から飛び出すには1年以上かかるだろう。

現在、人類の宇宙飛行の速度は秒速十数キロメートルにしか達していない。最も遠くまで到達した無人探査機「ボイジャー1号」の速度は秒速約17キロメートル。 40年以上飛行していますが、飛行距離は230億キロメートル以上、つまり1光年の400分の1未満です。太陽系から飛び出すには17,000年以上かかるだろう。

天の川銀河の直径は約20万光年です。宇宙には何兆もの銀河があり、観測可能な宇宙の半径は約465億光年です。たとえ宇宙船が光速に達したとしても、天の川銀河から飛び出すには10万年以上かかり、他の銀河に到達するには何百万年、あるいは何十億年もかかるでしょう。このことから、人類が宇宙旅行を考えることさえ不可能であることがわかります。

幸運なことに、アインシュタインはドアを閉め、窓を二つ開けました。

アインシュタインの一般相対性理論の中核となる理論は重力場理論であり、これによって人類が速度のボトルネックを突破するための新たな2つの道が開かれる。1つはワームホール横断であり、もう1つは時空の折り畳みである。もし人類がこの2つの分野の謎を本当に解明し、その技をマスターすることができれば、将来人類が太陽系を抜け出して深宇宙に進出するのも難しくないでしょう。

なぜなら、ワームホール横断であれ、時空折り畳みであれ、理論的には、光速の何倍もの速さで時空を横断して目的地に到達することは可能であり、この2つの方法は光の速度制限に違反しないため、光の速度制限の影響を受けず、速度によって引き起こされる深刻な時間の遅れの影響も引き起こさないからです。

これら 2 つの方法は、実際には速度を上げるものではなく、近道となり距離を縮めるものだからです。ワームホールを通過するのは、非常に短いトンネルを通過して非常に遠い目的地に到達する列車のようなものです。時空を折るというのは、時空を一枚の紙のように折ることなので、紙の表面全体を歩く必要はなく、紙の片側の端から反対側まで一歩で渡ることになります。

今日はワープ速度についてのみ話します

いわゆるワープ旅行は、時空の折り畳みの原理を利用して、宇宙船が圧縮された時空を移動できるようにすることです。簡単に言うと、ワープエンジンは、後ろから風船を膨らませて宇宙船を前進させるのと同じように、宇宙船の前方の空間を急速に曲げて縮小し、後方の空間を急速に曲げて拡大するために使用され、この作り出された時空風船（時空バブル）の中で宇宙船は光速未満で前進します。

宇宙船は光速を超えることはありませんが、時間と空間が圧縮されているため飛躍的な運動となり、実際の飛行速度よりも何倍も速く目的地に到達します。

少しわかりにくいかもしれないので、簡単な例え話をしましょう。北京はニューヨークから 15,000 キロメートル離れており、飛行機が時速 1,000 キロメートルで飛行すると、到着するまでに 15 時間かかります。しかし、ワープエンジンを使用して北京からニューヨークまでの時空をわずか1キロメートルに圧縮すると、飛行機の速度は上がらないものの、ワープ空間に到達するのに必要な時間はわずか3.7秒になります。

SFにおけるワープ宇宙船

アメリカの映画およびテレビシリーズ「スタートレック」の最も一般的な科学的中核はワープ宇宙船です。映画には多くのワープ宇宙船が登場し、そのワープ速度は0～10段階に分かれています。レベルが高ければ高いほど、速度が速くなります。映画やテレビ番組で紹介されるワープレベルの速度は、単純に大きさが増すのではなく、複雑な計算式があります（上の図を参照）。曲率レベル 1 は 1c (光速) に達し、レベル 9 は 1516.4c に達します。最速の宇宙船の曲率は 9.99、速度は 7912c です。

理論的には、レベル 10 は曲率の上限であり、これに到達することは不可能です。レベル 10 は無限の速度を表すため、宇宙船はいつでも宇宙のどこにでも出現する可能性があり、そのような宇宙船は SF の世界でも建造できません。公式によれば、曲率が 9.9999 に達すると、速度は恐ろしい 199516c に達します。

しかし、たとえ曲率が9.9999に達したとしても、地球から254万光年離れたアンドロメダ銀河まで飛行するには12.73年かかります。局部銀河群の直径 1,000 万光年を横断するには 50 年かかり、超局部銀河団の直径 1 億光年を横断するには 501 年かかります。

観測可能な宇宙の半径は465億光年であり、そのような宇宙船がそこを横断するには20万年以上かかるだろう。そのため、将来の宇宙旅行の速度はさらに速くなり、深宇宙への旅行が可能になるまでには、現在の人類の寿命を大幅に延ばすか、生存形態を変える必要がある。

ワープ速度を達成するのはどれくらい難しいですか?

科学者たちは、時空を曲げて宇宙船を包み込む「曲率バブル」を形成するには、太陽の全エネルギーの少なくとも10億倍のエネルギーが必要になると計算した。現段階では、人類の総エネルギー消費量は太陽のエネルギーのわずか38兆分の1です。このようなエネルギーを持つ宇宙船を建造するというのは単なる空想です。

天の川銀河全体のエネルギーの総量は太陽の2000億〜4000億倍に過ぎないことを知っておく必要があります。ワープエンジンが太陽の10億倍のエネルギーを必要とする場合、天の川銀河全体のエネルギーは200〜400台のワープエンジンにしか供給できません。

カルダシェフの三段階文明理論によれば、人類が太陽のエネルギーをすべて制御し、利用できるようになるには、二段階文明のレベルに到達しなければならない。科学者の中には、人類が第二の文明レベルに到達するには5,000年にわたる継続的な努力が必要であると予測する人もいます。

天の川の全エネルギーを制御する能力を達成するには、宇宙文明の第 3 レベルに到達する必要があります。人類がこのレベルに到達するまでに何年かかるかは誰にも分かりません。数億年、あるいは数十億年かかるかもしれません。人類の技術文明がそれほど長く続くほど幸運であるかどうかは誰にも分かりません。

科学者の中には、宇宙船の周囲の湾曲した時空を維持するために必要なエネルギーが、宇宙の全エネルギーを超えると計算している者もいる。さらに、科学者たちは、時空バブルを生成するために使用される膨大なエネルギーが乗組員の生命を脅かす強力な放射線を生成することや、宇宙船が湾曲した時空バブルの前で信号を送信できないため宇宙飛行士が宇宙船を制御できないことなど、解決すべき困難な問題が多数あることも発見しました。

多くの科学者は、それが不可能だと知りながらも、依然として懸命に研究を続けています。

人類は誕生以来、好奇心と継続的な探究の遺伝子を進化させてきました。この遺伝子こそが、人間を際立たせ、地球の支配者とさせるのです。この遺伝子は科学者の血の中でさらに強力です。そのため、困難であり不可能であると知りながらも、ワープエンジンの問題に精力的に取り組んでいる人々がいます。

1957年、ドイツの物理学者ハイムは初めて「ワープ旅行」の概念を提唱し、「超時空推進」の研究を始めました。彼は、時空の歪みと時空ジャンプを利用することで超光速飛行が達成できると信じていました。 1994年、物理学者ミゲル・アルクビエレが初めて『スタートレック』に出てくるものと同様のワープエンジンを提案した。

2005年、ドイツの物理学者ハウザーと彼の同僚ドレッシャーは、ハイムの理論に基づいて「宇宙間エンジン」の実現可能性を探る実験論文を共同執筆し、アメリカ航空宇宙学会から大きな関心を集め、2005年の「原子力エネルギーと将来の航空」プロジェクト賞を授与されました。

その結果、ワープエンジンはNASA（アメリカ航空宇宙局）の研究計画に組み込まれました。

2014年、NASAのワープドライブプロジェクトの主任科学者であるハロルド・G・ホワイトは、恒星間旅行に使用できる「IXSエンタープライズ」（SF映画およびテレビ番組「スタートレック」に登場する宇宙船と同じ名前）を研究開発していることを明らかにした。彼は、宇宙船が利用可能になれば、プロキシマ・ケンタウリ（4光年離れた場所）に到達するのにわずか2週間しかかからないと主張した。

2015年5月、ホワイト博士はSFレベルの電力システムをテストしたと発表した。 EM ドライブと呼ばれるこの動力装置は推力を発生させますが、この装置は、移動するために時空を歪めるという一般的な意味での「ワープ エンジン」ではありませんでした。

ホワイト博士はついに本物の「ワープバブル」を発見した

ワープドライブの開発は困難ですが、多くの科学者が代替アプローチを模索しています。

現在の科学では、宇宙に存在する目に見える物質はわずか5%程度で、残りの95%は目に見えない暗黒物質と暗黒エネルギーであることがわかっています。さらに、宇宙には反物質や負のエネルギーが存在することも発見されており、一部の科学者は反物質、負のエネルギー、暗黒物質、暗黒エネルギーの観点から解決策を見つけようとしています。

そして 11 月 8 日、ホワイト博士は再び私たちに素晴らしいニュースをもたらしました。彼と彼のチームはワープ理論の研究で大きな進歩を遂げ、「曲率バブル」を発見することに成功したのです。 「我々が発見したのは、模造品のような歪みの泡ではなく、非常に小さいとはいえ、大きな意味を持つ本物の歪みの泡であることは明らかだ」とホワイト氏は語った。

図: 現実世界の WARP バブルの実際の画像。画像提供: ハロルド・G・ホワイト博士、インフィニット・スペース研究所

これは単なるナノスケールのワープバブルであると報告されています。多くの人は、これは大騒ぎで謎めいていると考えて、これを嘲笑しますが、私はそうは思いません。世界の主要な科学的発見や成果の多くは、小さなことから始まっているのではないでしょうか。これは画期的な出来事になると信じています。研究が進むにつれて、ワープエンジンは少しずつ私たちに近づいていきます。

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参照: https://thedebrief.org/darpa-funded-researchers-accidentally-create-the-worlds-first-warp-bubble