宇宙を「テッサー」してみたいですか？ 惑星や星の間の瞬間移動は、マドレーン・レングルの1962年の著書「A Wrinkle in Time」（映画版は今日（3月9日）米国で公開されます）で見られるほど簡単なことではありません。 しかし、物理学者たちは、1世紀前にアルバート・アインシュタインが最初に定めた物理学の法則に従う限り、テッセリングは可能かもしれないと述べている。
「しわ」の筋では、子供たちのメグ、チャールズ・ウォレス、カルヴィンが（強力な存在である何々夫人、何々夫人、何々夫人の助けを借りて）、子供たちにとって非常に重要な誰かを探すために、異なる惑星にテッサリングを行います。 この本の有名な挿絵と説明文には、アリが糸に沿って行進する様子が描かれているが、これはアリが通常行うように2点間を移動することを表現するためのものである。
しかし、この本によると、糸が折りたたまれていると、アリが移動しなければならない距離はずっと短くなり、移動にかかる時間も短くなる。 その考えを人間の空間移動に外挿すると、「テッセリング」は、遠くの場所に短時間で行くための、空間と時間にしわ寄せをする旅の一形態ということになる。
この本では、「テッセラクト」と呼ばれる5次元装置を使って、人々をあちこちに移動させています。 しかし–ここで混乱するのですが–現実の四次元立方体はまったく違う意味を持っているのです。 「四次元の場、それだけなのだ。 立方体を4次元にしたようなものです」と、研究財団EarthTech International’s Institute for Advanced Studies at Austinの最高科学責任者Eric W. DavisはSpace.comのインタビューに答えています。
デイビス氏は、3次元の立方体を4次元で想像するのは難しいことを認めています。 (さらに悪いことに、超ひも理論では我々の宇宙は10以上の次元を持っているかもしれないと言われていますが、それはまた別の話です)。 しかし、物理学者にとって、時空を超えた高速移動も同様に想像するのが難しいことなのだ。 恒星間航行は、「スターウォーズ」、「スタートレック」、「インターステラー」などのSF作品によく出てくるプロットである。 しかし、それはSFの話です。
現実の世界で、どのようにしてあのように高速移動するのかは、物理学者にとってはまだ謎ですが、レングルの本は一部の研究者に影響を与えています。 ジョージタウン大学の物理学助教授であるパトリック・ジョンソンは、10代の頃、この本を初めて読みました。 「四次元立方体の話が印象に残っている。 それ以来、ずっと考えていたことです。
Tesseracts and wormholes
今日の物理学者の中には、架空の「テッセリング」と、宇宙を横断する高速移動に関する現実の理論に関連性を見出している者もいます。 物理学者でミシガン州立大学の研究・大学院担当副学長である Stephen Hsu 氏は、電子メールで Space.com に次のように語っています。「『A Wrinkle in Time』は、私が子供の頃に好きだった本の 1 つです」。 彼は、レングルが与えた説明から、テッセリングは「ワームホールを通過するのと似ているようだ」と言いました。
ワームホールは、2つのスポット間の理論的なリンクです。 これは、通常の移動速度の制限を回避する方法を提供すると考えられています。 相対性理論でアルバート・アインシュタインが初めて提唱した有名な方程式E=mc2は、エネルギーと質量の関係を扱っており、厳しい規定があります。 例えば、光よりも速く移動できるものはありません。物体の質量が無限大になってしまうからです。
ワームホールはブラックホールを利用しているかもしれません。 ブラックホールとは、大質量の星の崩壊によって生じる特異点のことです。 ブラックホールは周囲の空間と時間を歪ませ、近づきすぎた人に奇妙な時間拡張効果を与えます。 適切な環境であれば、ブラックホールをタイムトラベル装置に変身させることができるかもしれない。 しかし、それにはかなりの労力が必要だ。 物理学では、ワームホールを開き続けるには膨大なエネルギーが必要で、これは工学と物理学の両方の問題であると言われています。
「イーロン・マスクが1週間でリリースするようなものではないんです。 彼は宇宙旅行で大きな進歩を遂げましたが、彼が生きている間にそれが実現したら、私は純粋に驚くでしょう」と、「The Physics of Star Wars: The Science Behind a Galaxy Far, Far Away」（Adams Media, 2017）を執筆したジョンソンは述べています。
ジョンソンは、宇宙でさらにエキゾチックな天体が発見されると、ワームホールの理解が変わる可能性を指摘しています。 彼が知っている限りでは、明日LIGO（ブラックホールの合体などの巨大事象からの信号を受信する大規模重力波検出器）が、高速移動のためのより良いソースを見つけるかもしれないと述べた。”それはブラックホールと同じですが、ずっと制御可能で、それがワームホールを作る最高の方法となるでしょう “と、ジョンソンは言った。 「とジョンソン氏は言います。「高速移動のための最良の方法となり得る、まだ私たちが知らないことがあるかもしれません。
Across the universe
ブラックホールがワームホールの原料として最適かどうかは不明です。 問題の1つは、ワームホールは負の質量で通す必要があり、これは「我々の宇宙には存在しない」と、オハイオ州立大学の宇宙物理学者ポール・サッター氏はスペース・ドット・コムに語っています。 また、別の装置、例えば、理論的にはワームホールの候補となる非常に高速で回転する無限に長い円筒を使うとしても、「それは我々の宇宙で見つけるのはちょっと難しい」とも付け加えた。
「そのような装置が存在しないか、その使い方を理解していないか、まだ適切な装置を発見していないかのいずれかです」と、サッター氏はワームホールを使って移動することについて述べています。 仮にワームホールを作り、開いたままにしておくことができたとしても、新たなパラドックスが浮かび上がると、彼は付け加えました。 理論的には、ワームホールの一方の端を光速まで加速し、もう一方の端を静止させることができる。そうすると、一般相対性理論の法則により、ワームホールを通過して過去に行き着く可能性がある、とサッター氏は言う。 つまり、ワームホールはタイムトラベルの一種となるのです。
しかし、タイムトラベルはさらなる問題をもたらす。例えば、有名な「祖父のパラドックス」である。これは、タイムトラベル中に祖父を殺してしまった人はどうなるのか、という問題である。 タイムトラベル者は生まれていなかったので死ぬのでしょうか、それとも何か別のシナリオが起こるのでしょうか。
「そうなると、因果関係の巨大なカラクリが見えてきますね」とサッターは言います。 「そして、起こった後の出来事に影響を与えることができますが、それは私たちの宇宙では許されないようです」
一般相対性理論の数学も、タイムトラベルに関しては、特に旅行する場所を選ぶ人にとっては、限界があるようです。 サッター氏によれば、タイムマシンを作るには、同じ場所に留まりながらタイムトラベルをするのが最も簡単だそうです。
レングルのテッセリングは物理学用語で説明するのは難しいのですが、数十年前にサイン入りの本を読んだジョンソンは、彼女の説明は今でも驚嘆に値すると述べています。 「物理学者として振り返ってみると、彼女の本は 1960 年代初頭に出版されたものです。 その時点では、まだアインシュタインの相対性理論を解明しているところでした」とジョンソン氏は言う。 しかし、レングルはそれでも自分の小説に取り入れようとした。 「すべての科学者が、その理論が正しく、正確なものであるということに同意していたわけではありません。 だから、彼女がこの本を考え出したことは、驚くべきことでした」
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