ほぼすべての「スタートレック」のエピソードと映画で重要なプロット デバイスの 1 つは、宇宙船が光速以上で移動できることです。これは、ワープ ドライブと呼ばれる推進システムのおかげで発生します。 . 「サイエンス フィクション」のように聞こえますが、ワープ ドライブは実際には存在しません。しかし、理論的には、十分な時間、資金、材料があれば、この推進システムのいくつかのバージョンをアイデアから作成することができます.
おそらく、ワープドライブが可能であると思われる主な理由は、それがまだ反証されていないことです.したがって、FTL (超光速) による旅行の未来には希望があるかもしれませんが、すぐには実現しません。
ワープドライブとは？
サイエンス フィクションでは、ワープ ドライブとは、船が光速よりも速く移動することで宇宙を横断できるようにするものです。光速度は宇宙の速度制限であり、宇宙の究極の交通法則であり障壁であるため、これは重要な詳細です。
私たちの知る限り、光より速く動くものはありません。アインシュタインの相対性理論によれば、質量のある物体を光速まで加速するには無限のエネルギーが必要です。 (光自体がこの事実の影響を受けない理由は、光子 (光の粒子) に質量がないためです。) その結果、宇宙船が次の速度で (またはそれを超えて) 移動するように見えます。光はまったく不可能です。
ただし、抜け穴が 2 つあります。 1つは、光速にできるだけ近づくことを禁止しているようには見えないことです。 2つ目は、光の速度に到達することの不可能性について話すとき、私たちは通常、物体の推進力について話しているということです.ただし、ワープ ドライブの概念は、以下でさらに説明するように、必ずしも光速で飛行する船または物体自体のみに基づいているわけではありません。
ワープ ドライブとワームホール
ワームホールは、宇宙を横断する宇宙旅行をめぐる会話の一部になることがよくあります。ただし、ワープドライブを使用する場合とは、ワームホールを介して移動する場合は明確に異なります。ワープ ドライブは特定の速度で移動する必要がありますが、ワームホールは、宇宙船がハイパースペースをトンネリングしてある地点から別の地点に移動できるようにする理論上の構造です。事実上、船は技術的に通常の時空に拘束されたままであるため、船は近道をすることができます.
この肯定的な副産物は、宇宙船が時間の遅れや人体への巨大な加速への反応などの望ましくない影響を回避できることです.
ワープドライブは可能か?
物理学と光の移動方法に関する現在の理解では、物体が光速を超える速度に到達することは除外されていますが、宇宙そのものの可能性は除外されていません。 その速度またはそれ以上の速度で移動します。実際、この問題を調査した一部の人々は、初期の宇宙では時空が非常に短い間隔であったとしても超光速で膨張したと主張しています。
これらの仮説が正しいことが証明されれば、ワープドライブはこの抜け穴を利用して、物体の推進力の問題を置き去りにし、代わりに時空を移動するために必要な莫大なエネルギーをどのように生成するかという問題を科学者に課すことができます.
科学者がこのアプローチを取る場合、ワープ ドライブは次のように考えることができます。ワープバブル。これにより、バブルによって時空がカスケードされます。ワープが超光速進行で新しい目的地に進む間、船はその局所領域に静止したままです。
20世紀後半、メキシコの科学者ミゲル・アルクビエールは、ワープドライブが実際に宇宙を支配する法則と一致していることを証明しました.ジーン・ロッデンベリーの革新的なプロット ドライバーに魅了されたアルクビエールのスターシップ デザイン (アルクビエール ドライブとして知られる) は、サーファーが海で波に乗るのと同じように、時空の「波」に乗ります。
ワープドライブの課題
Alcubierre の証明と、現在の理論物理学の理解には、ワープ ドライブの開発を妨げるものは何もないという事実にもかかわらず、全体としてのアイデアはまだ推測の領域にあります。私たちの現在の技術はまだ完全ではありません.人々は宇宙旅行のこの巨大な偉業を達成する方法に取り組んでいますが、まだ解決されていない多くの問題があります.
負の質量
ワープ バブルの生成と移動には、前方のスペースが消滅する必要があり、後方のスペースは急速に拡大する必要があります。この消滅した空間は、負の質量または負のエネルギーと呼ばれるものであり、まだ「発見」されていない非常に理論的なタイプの物質です。
そうは言っても、3つの理論が私たちを負の質量の現実に近づけました.たとえば、カシミール効果は、2 つの平行なミラーが真空に配置されたセットアップをレイアウトします。それらが互いに非常に接近すると、それらの間のエネルギーはそれらの周りのエネルギーよりも低くなり、たとえ微量であっても負のエネルギーが生成されます.
2016 年、LIGO (レーザー干渉計重力波天文台) の科学者は、巨大な重力場の存在下で時空が「ゆがみ」、曲がることができることを証明しました。
そして 2018 年現在、ロチェスター大学の科学者はレーザーを使用して、負の質量を生成する別の可能性を実証しました。
これらの発見は人類を機能するワープ ドライブに少しずつ近づけていますが、これらの微量の負の質量は、FTL (最も近い星に到達するために必要な速度) の 200 倍移動するために必要な負のエネルギー密度の大きさにはほど遠いものです。適切な時間内に)
エネルギー量
1994 年の Alcubierre の設計やその他の設計では、必要な時空の膨張と収縮を生み出すために必要なエネルギーの量は、100 億年の寿命の間に太陽の出力を超えるように思われました。しかし、さらなる研究により、必要な負のエネルギーの量を巨大ガス惑星の量にまで下げることができました。これは改善ではありますが、まだ課題が残っています.
この障害を解決する 1 つの理論は、物質と反物質の消滅 (反対の電荷を持つ同じ粒子の爆発) から生成された大量のエネルギーを抽出し、それを船の「ワープ コア」で使用することです。
ワープ ドライブで移動
科学者が特定の宇宙船の周りの時空を曲げることに成功したとしても、宇宙旅行に関する疑問が増えるだけです.
科学者たちは、星間移動に伴い、ワープ バブルが大量の粒子を収集する可能性があり、到着時に大規模な爆発を引き起こす可能性があると理論付けています。これに関連して考えられるその他の問題は、ワープ バブル全体をどのようにナビゲートするかという問題と、旅行者が地球とどのように通信するかという問題です。
結論
技術的には、ワープ ドライブや星間旅行にはまだまだ遠い道のりですが、技術の進歩と革新への推進により、答えはかつてないほど近づいています。イーロン・マスクやジェフ・ベゾスのように、私たちを宇宙文明にしようと熱望している人々は、ワープ・ドライブのコードを解読するために必要な刺激です。数十年ぶりに、宇宙飛行についてロックンロールのような興奮がありました。この種の熱意は、宇宙を探索するためのもう 1 つの重要な要素です。
