宇宙への旅人

物理学者がワームホールで過去にタイムトラベルを可能にする理論上の方法を考案



ワームホールでタイムトラベルをする理論上の方法を物理学者が考案
　
理論物理学者は物理学のルールの抜け穴や矛盾を探している。

　カナダ、アルバータ大学の物理学者が見つけ出した抜け穴を利用すれば、時間は過去から未来へ流れるというルールを回避できるかもしれないという。

　つまり、少なくとも”理論上”は過去にタイムトラベルすることが可能になるのだ。

　具体的には時空の近道とされる謎めいた「ワームホール」を利用する。リング状ワームホールという特殊なタイプのものなら、そこをくぐることでまた同じ時間へと戻れるのだという。

時空のワームホールとは何か？
　よくSF映画などに登場する「ワームホール」とは、この宇宙に広がる時空と時空をつなぐトンネルのような仮設上の構造のことだ。

　私たちはこの宇宙を3次元の空間として認識しているが、話を簡単にするために空間がぺらぺらの紙のようなものだ考えてみよう。

　その紙の上に点を2つほど記してみる。2点間の距離が空間の距離だ。

　宇宙の時空は、大きな質量があると曲がる。そこでこれを紙で再現してみよう。ただ普通に曲げればいい。どんどん紙を曲げれば、いずれは2点をくっつけることができるだろう。これがワームホールだ。

　2つの点は離れているはずなのに、ワームホールを通り抜ければ、その距離を無視して近道することができる。

　この性質をうまく利用できれば、あら不思議！ SF映画ように遥か遠くの宇宙まで一瞬で行けるようになる。


photo by Pixabay

リング状のワームホールでタイムトラベルが可能に（理論上）
　
実際のところ、ワームホールは理論上のもので、この宇宙にそれらしきものはまだ見つかっていない（2016年の仮説によると、ブラックホールの中心にあるらしい）。

　それでも科学者たちは、この不思議な時空トンネルをどうにか潜り抜ける方法はないものかと、さまざまな理論を提唱してきた。

　そして今回、カナダ、アルバータ大学の研究チームは、ワームホールを利用してタイムトラベルする方法を考案している。

　そのワームホールは少々特殊なタイプで、2016年にケンブリッジ大学の理論物理学者ゲーリー・ギボンズらによって考案された「リング型ワームホール（ring wormhole）」というものだ。

　このリング型ワームホールは、ブラックホールが作り出すような球状の時空の歪みとは違って、いわゆる”平坦な宇宙”をつないでいる（異なる宇宙をつないでいる可能性すらある）。

　ここに双対性回転（duality rotation）という電磁場の相互作用や、いくつかの変換を適用してやる。

　するとリング状の質量が時空に不思議な歪みを作り出し、この宇宙の2点をつなぐトンネルが誕生するのだ。



ワームホールを通過することで過去へのタイムトラベルが可能に
　
今回の研究チームが検証したのは、さまざまな状況においてこのトンネルがどうなるのかということだ。

　たとえば、リングの上に動かない質量が置かれていたとしたら、どうなるだろうか？ あるいは、リングの入口と出口が同じ宇宙にある場合はどうなるのだろう？

　こうした検証の結果、浮かび上がってきたのが、「時間的閉曲線」と呼ばれるものだ。

　これは物体や光線がまっすぐ進んだ場合、いずれ最初とまったく同じところに戻ってくることを意味する。

　しかもそれは、空間だけでなく、時間という点でも同じなのだ。だからこのワームホールを通過することで、過去に戻ることができる。

　車椅子の天才、故スティーブン・ホーキング博士も考えていたように、残念ながらこの時間旅行トンネルは、ちょっとしたことで通行不能になってしまう。

　だが未来のことは誰にもわからない。もしかしたら、いつか登場する天才物理学者が物理ルールの抜け道を見つけて、ワームホールを上手に通り抜ける方法を考案するかもしれない。

　この研究は『Physical Review D』に掲載される予定だ（現在、査読前のものが『arXiv』（2023年5月6日投稿）で公開されている）。

2023年07月19日
カラパイアより

銀河のワームホールは別の宇宙への入口か？天の川に”スペース・タイムトンネル”が存在する可能性が浮上（イタリア研究）



天の川の中心には、別の宇宙に繋がる巨大な入口が存在するかもしれません。最新の研究によれば、宇宙船が進入できるほどのワームホールがあり、これを通じて映画『インターステラー』のタイムトンネルのように移動できる可能性があるそうです。

　この超最新の理論は、我々が住む銀河の中心にある超巨大ブラックホールらしきものの発見を受けて発表されたものです。これによれば、そのブラックホールは変装をしたワームホールなのかもしれないというのです。

　イタリアの研究チームが高度な数学モデルから導き出した結論は、このワームホールの形成と維持には暗黒物質がエネルギーを供給していると示唆しています。暗黒物質はこの宇宙のおよそ26パーセントを占めるという目に見えない、謎めいた物質です。

　「我々が得た結論は、この銀河は例のトンネルを含んでおり、しかも銀河自体の大きさに匹敵するサイズであるかもしれないということです。しかも計算によれば、最近公開された映画『インターステラー』のように、このトンネルを通って移動できる可能性もあります」と説明するのは、イタリア、トリエステ国際高等研究スクールのパウロ・サルッチ教授です。

　同教授によれば、今回の研究で主眼としていたのは、インターステラーにでてくる天文物理学者マーフが取り組んでいた課題であったそうです。そして、結果は映画の内容と驚くほど似通っていたらしいのです。


映画『インターステラー』に登場した宇宙船（左）とスペース・タイムトンネル（右）

　従来の理論では、宇宙に自然に存在するワームホールはどれも極小サイズでしかないとされてきましたが、サルッチ教授らの理論モデルによれば、天の川の中央に存在すると考えられているものは、宇宙船が通過できるほど大きい可能性もあるというのです。また、彼らの見解では、アンドロメダ銀河など、天の川銀河に似た他の渦巻銀河もワームホールを有しているそいです。

　こうした仮説は、マゼラン雲など、付近にある別の種類の銀河と天の川銀河を比較する事で、検証することが可能となるかもしれません。

　今回の成果は、ほとんどの渦巻銀河にはワームホールが存在する可能性があることを確認したという点で、非常に重要なものです。自然のワームホールが発見されるかもしれないのだから、銀河のハローにあるはずの観測可能な証拠の捜索が加熱するはずです。


天の川の中央に存在すると考えられているものは、宇宙船が通過できるほど大きい可能性もある（画像は想像図）

　ちなみに、今回の研究の背景には、２０１４年ケンブリッジ大学の研究者が発表した、一部のワームホールは時間を行き来できるほどに長く開いていることが可能という主張があります。

　「計算で証明したところでは、ワームホールが幅との比較で長く存在できれば、その中心で作られた負のエネルギーを得られるでしょう」とルーク・ブッチャー教授は言う。これはワームホールが安定するわけではないにしても、その崩壊は非常にゆっくりとしたものであることを意味しています。


時空はワープし、歪められる。そうした歪みを作り出すには膨大な物質とエネルギーが必要となるが、理論的には可能です。ワームホールの場合、時空の構造をワープすることで近道が生まれる（画像は想像図）

　その長さは光子を中心に送るには充分な時間です。そして、ワームホールの端は別の時点に存在しうるため、ブッチャー教授の理論が正しければ、時間を越えてメッセージを送信することができます。


Milky Way Galaxy 'is a massive wormhole' - Galactic wormhole



dailymailより

　ということで、映画インターステラーをもう一度見返してみたくなったんだけど、DVDはまだ発売になっていないようです。DVD販売までもうちょっと待ちながら、時空に飛ばされてキャッハー！している自分を妄想してみることにしよう。そうしよう。

映画『インターステラー』スペシャル映像【HD】



2015年01月30日
カラパイアより