この投稿はの一部ですSF の科学(新しいタブで開きます), 私たちのお気に入りの SF 映画、テレビ番組、書籍における科学 (または科学の欠如) を分析する Mashable の継続的なシリーズ。
宇宙は広い、ダグラス・アダムスのように有名に書いた(新しいタブで開きます)で銀河ヒッチハイク・ガイド。のように、本当に大きい。私たちの星系に最も近い恒星系であるアルファ・ケンタウリは 4 光年以上離れています。私たちの太陽系内であっても、距離が非常に長いため、旅行を適時に計画することが難しくなります。
現在のテクノロジーでは、アルファ・ケンタウリに到達するには1世紀かかるだろう。(新しいタブで開きます)光速を超える速度で移動できる宇宙船はありません。原子力を使用して到達できる最速の速度は光速の 4.5 パーセントです。旅行にはたくさんのポッドキャストが必要だとしましょう。
私たちはまだ光より速い (FTL) の天井を破っていません。しかしSF作家はそうしている。
このジャンルには、非常に便利な速度で宇宙を飛び回る宇宙船の例がたくさんあります。作家の中には、現実の科学と原理を引き合いに出して、物理学を曲げるテクノロジーを説明する人もいます。他の人は、やっていくうちに何とか作り上げていきました。
以下に、架空の FTL 旅行の最も人気のある種類のいくつかと、実際の旅行の評価を示します。
「宇宙に踏み出した私たちは、星間旅行の現実に直面しなければなりません。私たちは自分の寿命をはるかに超えて到達しなければなりません。」
アインシュタインとローゼンの橋
ワームホールとしても知られるアインシュタイン ローゼン橋は、おそらく最も一般的に知られている星間旅行の手段であり、実際に存在する可能性が最も高いものです。アルバート・アインシュタインの一般相対性理論はワームホールを予測していましたが、私たちはまだワームホールを見ていません。
アインシュタイン・ローゼン橋は、できるだけ簡単に言うと、時空の歪みによって引き起こされる空間の近道です。星やブラックホールのような巨大な物体は、トランポリン上のボウリングのボールのように時間と空間を曲げます。十分に巨大な物体は時空を曲げて、別個の 2 点間に接続を作成する可能性があります。
あるいは、ある登場人物が別の登場人物に言うように、インターステラー、紙を折り畳んで鉛筆で穴を開けたところを想像してください。紙の表面を移動して点から点まで移動したい場合は、時間がかかります。しかし、鉛筆を橋として使えれば、移動時間は大幅に短縮されます。
ワームホールの入り口はチューブとして表現されることがよくありますが、その名前を考えると当然のことです。しかし、それは不正確でもあります。インターステラー、その最も激しいシーンの1つで、それは正しく行われました。 3 次元空間の視点から見ると、ワームホールは球のように見えるはずです。
ワームホールは光の速度を超える必要がないため、FTL テクノロジーへの魅力的なアプローチです。物理学によれば、光より速く進むものは何もありません。しかし、ワームホール (基本的にショートカット) があれば、宇宙船は亜光速で出入りすることができます。
そのため、あらゆる架空のプロットに完璧に適合し、地点 A から地点 B に素早く移動できるようになります。ヒッチハイク ガイド、地球はヴォゴン人によって破壊され、銀河旅行を加速するとされるハイパースペースバイパス（他の名前でもワームホール）に道を空けました。
マーベル・シネマティック・ユニバースにはワームホールが点在しています。ソーがアスガルドから地球に旅行できるようにするビフロストは、ジェーン・フォスター博士によってアインシュタイン・ローゼン橋として明確に説明されています。トール。侵入したエイリアンがニューヨーク市上空にワームホールのようなポータルを開くアベンジャーズ。同様の出入り口は、銀河のスーパーハイウェイシステムの一部として示されています。ガーディアンズ・オブ・ギャラクシー、Vol. 2、リベンジャーズは「悪魔の肛門」を通ってサカールから脱出します。ソー：ラグナロクブルース・バナーは「アインシュタイン・ローゼン橋に衝突する中性子星」（プロットデバイスと読む）と表現した。
ワームホール理論では、宇宙間を移動する可能性も考慮されています。アインシュタイン・ローゼン橋が鍵となるリックとモーティのさまざまな不幸。マッドサイエンティストのポータルガンは、他の銀河や並行現実への扉を開くことができます。
スポイラースポーツの科学者の中には、ある種の超大質量ブラックホールによって引き起こされるワームホールは不安定すぎて通過できない可能性が高いと主張する人もいます。ジョン・アーチボルド・ウィーラーとロバート・W・フラーによる 1962 年の論文では、そのような橋はあまりにも早く崩壊すると主張した。一方で、スティーブン・ホーキング博士やキップ・ソーンのような物理学者は、ワームホールは理論的には適切な量のエネルギーで安定化できる可能性があると理論づけています。しかし、それは大きな「もしも」です。
リアリズム評価: 4/5。アインシュタインの予測がどれだけ正しいと証明されているかを考えると、かなり高い数字です。ワームホールはおそらくそこら中にあるでしょう...私たちはそれを見つけるだけです。
「想像してみてください！ 宇宙が動いているものだとは思いもしませんでした！」
ワープエンジン
スタートレックシリーズの代名詞ともいえるワープテクノロジー。過去 50 年にわたってスクリーンに登場してきたさまざまな宇宙艦隊の冒険のファンでなくても、おそらく「ワープ ファクター 5」などの用語には馴染みがあるでしょう。
しかし、それは実際には何を意味するのでしょうか？
アインシュタイン・ローゼン橋のように、ワープ技術は船を光速を超えて加速する不可能性を回避します。その代わりに、ワープドライブは空間自体を曲げます。機体の前のスペースを圧縮し、後ろのスペースを拡張します。エンタープライズは基本的に通常の 3 次元空間のバブルに乗っており、その周りで宇宙が変化します。
スタートレックのさまざまなワープ速度は単なるものではありませんテクノバブル(新しいタブで開きます)。著者のガイドによると、オリジナルシリーズ、ワープ係数 1 は光のバリアを破壊するのと同じです。ワープ 2 は光の速度の 8 倍に相当します。ワープ 3 は 27 倍の光速です。ワープ 6 は、USS エンタープライズ NCC-1701 の一般的な巡航速度です。速度が 7 を超えると、エンジンや船自体が損傷する危険があります。
映画で見たように、ワープ技術がなければスタートレック: ファーストコンタクト, 人類はバルカン人のような宇宙を旅する種族に出会ったり、惑星連合を設立したりすることはなかったでしょう。 21 世紀後半のワープ ドライブの発明は、農業革命や印刷機と同様、人類文明の転換点として提示されています。
そして、突飛に聞こえるかも知れませんが、ワープ技術は現実に可能かもしれません。
1994 年、理論物理学者のミゲル・アルクビエールは、一般相対性理論と一致する FTL 宇宙旅行の手段を提案しました。に触発されたスタートレック, アルクビエールは、宇宙の真空よりも低い密度のエネルギー場を生成するエンジンについて説明しました。宇宙船の前方の空間を縮小し、後方の空間を拡大することで、宇宙船は前方に「波に乗る」ことができます。
残念ながら、アルクビエール氏の提案は、ワームホール旅行と同じ理論的問題を引き起こします。ワームホールが大量のエネルギーとそれを維持するためのまだ未知の物質を必要とするのと同じように、ワープドライブも同様です。スタートレックそのエネルギーにダイリチウムと呼ばれる合成元素が含まれていると仮定すると、結晶の形では、物質と反物質の巨大な爆発的反応を含むことができると考えられています。
私たちが独自のワープドライブを望むなら、現在の科学では知られていない同様のエキゾチックなエネルギープロセスが必要になるでしょう。
リアリズム評価: 3/5。考えるのは楽しいですが、この宇宙に存在すらしないかもしれない材料が必要になります。ダイリチウムの結晶を少し分けてもらえますか?
「ハイパースペースを旅するのは作物に散布するようなものではありません、坊や！」
ハイパードライブ
問題: この宇宙では超光速の移動ができないようです。解決策: まあ、私たちの宇宙を旅しないでください。当然です。
ハイパースペースは、同じ物理法則が適用されない現実空間のサブ領域として最もよく理解されています。 SF はどのようにしてそこに到達することを示唆しているのでしょうか?言うのは難しい: ハイパースペースには、アインシュタイン ローゼン ブリッジやワープ ドライブのような理論的根拠はありません。
スター・ウォーズ映画では、ポー・ダメロンの X ウィングのような小型個人戦闘機から、ミレニアム・ファルコンのような大型貨物船に至るまで、あらゆる種類の船にハイパースペース ドライブが装備されています。月ほどの大きさの巨大な宇宙ステーションであるデス・スターにもハイパードライブが搭載されています。どうやって？分かりません。ジョージ・ルーカスはSFではなくスペース・ファンタジーを作ろうと決意していました。
この場合、「ハイパースペース」とは単に光速旅行の別名に過ぎないのかもしれない。原作ではスター・ウォーズ、ハン・ソロは自分の船が「光速を超えてポイント5まで到達できる」と自慢しています。でスター・ウォーズ小説 — どちらももはやカノンではない(新しいタブで開きます)そして、そのようなものは、船がその速度に対応する「クラス」によって配置されていると言われています。クラスが低いほど、船は速くなります。ファルコンはクラス 0.5 の高速船になりました。
スターウォーズでも、超高速で航行する船はいくつかの物理法則と戦わなければなりません。ハイパースペース旅行には、障害物のないコースを計画し、星や惑星、他の船との衝突を避けるためのアストロメク ドロイドまたは「ナビコンピューター」が必要です。からわかるように、最後のジェダイ、光速の衝突は壊滅的な事態を引き起こす可能性があります。
ハイパースペースのアイデアは SF 全般に登場しますが、同じ概念を説明するのに異なる著者が異なる名前を使用します。ビデオゲームシリーズハロー「スリップストリーム」という用語を使用します。テーブルトップゲームウォーハンマー 40,000それを「インマテリウム」と呼びます。 YAシリーズアニモーフ「Z スペース」を使用します。漫画と映画バレリアンそれを「エクソスペース」と呼びます。フランク・ハーバートの『デューン』シリーズでは、航海士が長距離を移動するために「空間を折りたたむ」様子が描かれています。
このような物語の利便性のすべてにより、「ハイパー」状態に出入りする実際のモードは謎のままになっています。これは、ワームホールやワープ エンジンよりもはるかに可能性の領域の外にあります。
リアリズム評価: 2/5。これは間違いなく、実際の科学というよりも、陰謀の仕掛けに近いものです。しかし、タトゥーインで立ち往生した場合は、ワトーに電話してください。
「私たちは故郷から遠く離れています。私たちはレッドラインをはるかに超えて、未知の領域に飛び込みました。物資も燃料も限られています。」
ジャンプドライブ
ハイパースペースとワープドライブは光の速度をはるかに超えて移動する手段ですが、どちらも依然として定量化可能な時間がかかります。ハン・ソロ、ルーク、オビ＝ワンはオルデランに到着する前に、フォースについてぶらぶらして雑談する時間がありました。
しかし、ダグラス・アダムスの言うところの「ハイパースペースでの退屈なあれこれ」を避けて、すぐにそこに到着できたらどうなるでしょうか?
ジャンプドライブインバトルスター・ギャラクティカ事実上遅延なく星間テレポートが可能になりました。人間の船もサイロンの船も FTL ドライブを使用していました。人間の船は精製されたチリウムを動力源としており、これはガソリンの1,000万倍のエネルギーを持つ信じられないほど希少な鉱石であると聞いた。また、船がジャンプすると周囲の空間が歪み、近くにある他の船にダメージを与える可能性があるとも言われました。
ハイパースペースの場合と同様に、ジャンプドライブでは、船が惑星の大気圏に近づきすぎる、または惑星自体の内部に実体化するリスクを回避するために、ジャンプ前およびジャンプ中に複雑な計算が必要であるようです。
瞬間移動は SF 物語の便利な比喩です。でさえ使用されていますスタートレック船と下の惑星の間で個人を「ビーム」します。しかし、それは本当の科学理論に根ざしているのでしょうか?
短い答え: たぶん。
量子もつれとは、たとえ宇宙の大きな隔たりがあっても、粒子のグループが同様に動作する現象です。アインシュタインはこれを「遠くから見た不気味な行動」と呼んだ。著者アーシュラ・K・ルグイン(新しいタブで開きます)はこのアイデアを使用して、宇宙のどこにいても他の Ansible と即座に通信できる「ansible」と呼ばれる架空のデバイスを発明しました。
理論的には、同じ種類のテクノロジーを使用して船や人を「テレポート」することもできますが、手順はさらに複雑になります。一方の端で粒子から量子情報を「転写」し、もう一方の端の粒子に転送する必要があります。これにより、他の種類の架空のテレポートによって引き起こされる問題、つまり、テレポートするたびに元のバージョンを削除するか、自分のクローンを作成する必要があるという問題から解放されます。
今のところ、量子もつれ(新しいタブで開きます)それは非常に小さなスケールで私たちが観察できるものです。人間をテレポートさせたり、船をジャンプさせたりするのには程遠いです。
リアリズム評価:2/5。瞬間瞬間移動、銀河のどこか?おそらくすぐには現実にはならないでしょう。
「時間と空間のすべて、どこにでも、どこにでも、かつて存在したすべての星。どこから始めたいですか?」
閉じた時間のような曲線
私たちが掘り下げる最後の FTL 旅行の形式は、最も科学的ではないと思われます。 55年間にわたり、ドクター・フーは、ドクターとその人間の仲間たちの時空を超えた冒険を記録しています。彼らの交通手段は？ TARDIS（空間の時間と相対次元）として知られる大きな青い箱は、いつでもどこへでも行きたいところへ連れて行ってくれます。
タイムロードとして知られる古代種によって構築された (またはむしろ成長した) ターディスは、人間の技術よりも魔法のようなものです。スタートレック。ドクター自身が説明したように、彼の移動手段は少し「ぐらつき、タイミングが悪く」なることがあります。途中で何らかの遅延があるようです。ジャンプドライブというよりはハイパードライブです。しかし本質的に、ターディスはここで消え、時間の渦を飛び、そこに再び現れます。本当に知っておくべきことはそれだけです。
それともそうですか？ TARDIS にも、ハイパードライブよりも多くの理論的根拠があることが判明しました。
2013年、物理学者のベンジャミン・K・ティペットとデビッド・ツァンは、実際の逆行可能なタイムマシンを作成する理論的手段、つまり自分の過去に旅行する方法を提案する論文を発表した。論文のタイトル:時空における横断可能なアクンロナル逆行領域（頭字語を確認してください、オタク）。
ティペットとツァンは、タイムトラベラーが閉じた時間のような曲線（本質的にはアインシュタイン・ローゼン橋と同じ）に入る時空の泡について説明しています。その曲線の中では、旅行者は自分のタイムラインのどこにでも行くことができますが、バブルの中では時間が普通に過ぎていくように見えます。
2 人の物理学者は、時間のような曲線を分割したり接続したりすることができ、自分のタイムラインに沿って移動するだけでなく、時間と空間のどこにでも移動できる可能性を開く可能性があるとさえ理論化しました。
これらすべてにより、TARDIS が理論上の超光速旅行の勝者となる可能性があります。ハン・ソロには申し訳ないが、光速を超えてポイント 5 に到達するのはすごいことのように思えるかもしれないが、そもそも出発する前に到着することほど早いことはない。
リアリズム評価: 1/5、そしてそれは寛大であるということです。今のところ、TARDIS はただふらふらと揺れていて、タイムリーでワイミーで、スペーシーで不安定です。
ライター
ボブ・アル・グリーン
イラストレーター＆アニメーター
ボブ・アル・グリーン
編集者
クリス・テイラーとブリタニー・レヴィーン・ベックマン