SF映画でよくみるワープ装置「ワームホール」ってどんな仕組みなの?

space 2018/07/26
Credit: Pathos Photos on Visualhunt.com / CC BY-NC-SA

SF映画などで良く耳にするワームホール。非常にワクワクする響きですが、一体どのような仕組みなのでしょうか?

ワームホールとは、宇宙の2つの地点を結ぶトンネルのようなものです。ワームホールを通ることで、理論上は宇宙を横断する非常に遠い距離を、驚くほど短時間で旅することができます。たとえワームホールの両端がものすごく離れていも、問題ありません。

もしワームホールの入り口の一つが学校にあって、もう一つの入り口が家にあるとすると、教室のワームホールに飛び込むだけで家に到着してしまいます。それはもう一つの入り口が遠くの銀河にある離れた惑星にあっても、日帰りで旅することができるのです。よって、ワームホールは実現すれば非常に便利ですし、SFの世界ではとても重要なものです。

しかし私たちが知る限り、このようなワームホールはまだ宇宙に存在していません。

ワームホールが存在する証拠はなく、またどうやってそれが形成されるのかについては考えもおよびません。しかし一つ言えることは、ワームホールの存在は、現在の宇宙に関する法則に違反してはいないのです。つまり、ワームホールは理論上は存在するということができます。

科学の世界では理論は概念であり、現実で何が起こるか、あるいは起こりうるのかを表現する方法でもあります。100年以上前、物理学者アインシュタインが一般相対性理論を提唱しました。私たちを地上にとどめ、地球を太陽の軌道上にとどめている力である重力を説明する理論です。この理論は、実はワームホールを数学的な方法で説明しています。

3分で学べるアインシュタイン「一般相対性理論」

ワームホールはどのように機能するのか?

最初に「時空」について考えてみましょう。

時空は広げられた一枚の織物としてイメージされることが多いです。宇宙にあるすべてのものは、この想像上の時空の織物の上で生きています。この織物を考えることで、2次元の表面と呼ばれるものを可視化できます。この織物の表面を歩く人は、2種類の方向軸で動くことができます。前後軸と左右軸です。3次元の空間だと、これにジャンプもできる上下軸が加わります。

そして、現実には4つ目の次元があります。それが時間です。時間のことを次元と考えることは難しいかもしれません。しかし物理学者はそう考えています。すべての次元を1つにまとめると、時空になるのです。

ワームホールの話に戻りましょう。時空の織物上で、ある地点から別の地点に行くことを想像してください。つまり、家から太陽系外の惑星までです。宇宙船があったとしても、その旅は何千年もかかるでしょう。でも、織物をたたんで家と遠くの惑星を重ねた上で、そこに穴を開けて2つの時空の層をつないだとしたらどうでしょうか。遠い距離を旅することなく、トンネルで近道できます。

しかしどうやって、あるいは本当にワームホールを現実に作れるのかという質問には、どこから始めていいのかさえ誰にもわかりません。ただワームホールについて考えることは、とても楽しいです。そして、わたしたちのこの広い宇宙を探検するのに、ちょうどいいテーマだといえるでしょう。

 

宇宙の離れた2地点をつなぐ!「磁気ワームホール」が実験室でつくられていた

 

via: The Conversation/ translated & text by SENPAI

 

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