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新しい理論上のワープドライブ設計が「負のエネルギー」の壁をクリア

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超光速(FTL)旅行は SF の定番であり、手を振りながら星間を数千年にわたって旅してきたものです。 もちろん、このようなテクノロジーは現実世界の私たちにとって非常に便利であり、これらの「ワープドライブ」は理論的には可能であると考えられていますが、通常は私たちの手の届かない珍しい物理学が関係しています。 今回、天体物理学者のエリック・レンツ氏は、従来の物理学に基づいてFTL旅行を可能にする新しい理論設計の概要を発表した。

人類が時の試練に耐えるには、地球を越えて拡張する必要があります。 でもどこに行けばいいでしょうか? イーロン・マスク氏は彼の考えを持っているかもしれない 火星に向かう心しかし、そこの条件は理想的とは言えません。 実際、私たちの太陽系の中で実際に私たちにとって役立つ場所は他にありません。 したがって、私たちは他の星に目を向けるべきです。

地球に似た他の惑星がどこかに存在することはほぼ間違いありませんが、宇宙はあまりにも広すぎるため、実際的な時間枠でそれらに到達することはできません。 現在の化学ロケットを使用すると、私たちの最も近い隣人であるアルファ・ケンタウリに到達するのに50,000万年以上かかります。

そして、そこに FTL の夢が登場します。もし光の速さで旅行できれば、旅は XNUMX 年強に短縮されます。つまり、往復の旅行は通常の人間の寿命に簡単に収まる可能性があります。 いくつかの 仮想のワープドライブ設計 最短 XNUMX か月でそこに到達できる可能性があり、これは現在の火星への旅行時間よりも短いです。

問題は、アインシュタインの一般相対性理論によれば、光の速度を超える速度で移動するものは物理的に不可能であるということです。 それは、物体が速く動くと質量が増加するため、光の速度に達する頃には質量は無限大に近づくからです。 さらに、その速度まで加速するには無限のエネルギーが必要になります。

しかし、おそらくいくつかの抜け穴があるでしょう。 1994年にメキシコの理論物理学者 ミゲルアルカビエール 理論的には、物理​​法則を破ることなく光よりも速く物体を移動させることができるワープドライブの設計の概要を示しました。 このアイデアには、バブルを生成することが含まれます。 負のエネルギー 物体の周囲で、物体の前方の時空構造が収縮し、その後ろの空間が膨張します。 中心には、物体が快適に移動できる時空の「平らな」領域があり、そこに乗っている人は自分が動いているとさえ感じません。

アルクビエール ワープ ドライブ バブル。バブルの前の空間圧縮と後ろの空間膨張を示します。
アルクビエール ワープ ドライブ バブル。バブルの前の空間圧縮と後ろの空間膨張を示します。

米航空宇宙局(NASA)

もちろん、このアルクビエール ワープ ドライブにはそれ自体の問題がありました。 負のエネルギーのバブルを生成することについて気軽に話すのは結構ですが、そのためには、たとえ存在するとしても、入手が容易ではないエキゾチックな形の物質が必要になります。

この問題を解決することが新しい論文の目標でした。 ゲッティンゲン大学の天体物理学者エリック・レンツは、ポジティブなエネルギー源からこれらの「ワープバブル」の XNUMX つを作成する方法を提案しています。

レンツは、以前のワープドライブの提案を研究しているときに、見落とされていた時空バブルの特定の構成があることに気づきました。 これらの泡は次のような形をとりました ソリトン、形状を失うことなく一定の速度で伝わるコンパクトな波。 ソリトンは、水中の波、奇妙な雲の形成を引き起こす大気の動き、またはさまざまな媒体を通過する光など、特定の状況下で見られます。 この場合、ソリトンは時空そのものを伝播しています。

レンツは、アインシュタインの方程式に違反することなく、また負のエネルギー密度を必要とせずに、従来のエネルギー源を使用して特定のソリトン構成を形成できることを発見しました。

さまざまな宇宙船のデザインを包み込むことができるさまざまな「ワープバブル」の形状の図
さまざまな宇宙船のデザインを包み込むことができるさまざまな「ワープバブル」の形状の図

E・レンツ

もう XNUMX つの興味深い展開では、時間の経過はどの旅行者にも保存されます。 通常、光の速度で移動する物体は、外界に比べてはるかにゆっくりと老化すると考えられます。 したがって、古い思考実験が示唆しているように、光の速度で移動する宇宙船に双子の XNUMX 人を乗せると、その双子は地球に残った双子よりもはるかに若く見えるでしょう。 しかし、新しい概念はこの潜在的なパラドックスを克服します。ソリトンの中心には最小限の潮汐力があるため、ワープバブルの内側と外側の両方で時間は同じ速度で経過します。

従来のエネルギー源を使用するワープドライブは大きな進歩となる可能性がありますが、新しいソリトン法には独自のハードルがあります。 それには依然として膨大な量のエネルギーが必要であり、現時点では実現不可能ですが、まだ希望はあるかもしれません。

「現代の核分裂炉の範囲内にするには、約 30 桁の大幅なエネルギー節約が必要になります」とレンツ氏は言います。 「幸いなことに、これまでの研究で、必要なエネルギーを60桁近く削減できる可能性のあるいくつかの省エネメカニズムが提案されています。」

これらを調査することが、レンツ氏の今後の仕事の優先事項となる。 すべて興味をそそるように聞こえますが、スターシップ エンタープライズでドラッグ レースがすぐにできるとは期待しないでください。この研究はほとんど理論的なものにとどまっています。

「この研究により、超光速旅行の問題は基礎物理学の理論研究から一歩離れ、工学に近づいた」とレンツ氏は言う。 「次のステップは、大規模な現代の核分裂発電所など、今日の技術の範囲内で必要な天文学的な量のエネルギーを削減する方法を見つけることです。 その後、最初のプロトタイプの構築について話し合うことができます。」

研究は雑誌に掲載されました 古典および量子重力.

情報源: ゲッティンゲン大学

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出典: https://newatlas.com/physics/ftl-warp-drive-no-negative-energy/

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