宇宙は広大です。本当に、本当に広大です。実際、地球から最も遠い人工物であるボイジャー1号が、現在の時速38,000マイル（約58,000キロ）以上の速度で太陽に最も近い恒星プロキシマ・ケンタウリに到達するには、最初からそちらに向かっていたとすれば、7万3000年以上かかるほどです。つまり、もし私たちが太陽系の外を探索する方法を見つけるには、物理法則を曲げて光速を超える移動を可能にする方法を見つける必要があるのです。
ワープ ドライブの先駆者であるハロルド G「ソニー」ホワイト博士を含む、DARPA に勤務する科学者チームが、スタートレックの世界における光より速い移動に不可欠な基礎となる空間を歪めるバブルを発見したと発表し、私たちをその現実に一歩近づけたかもしれない。
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ホワイト博士は、宇宙旅行のロマンチックなビジョンに飛びつく前に、彼のチームが発見したようなマイクロスケールのワープバブルで何ができるのか、そしてそれが将来どうなるのかを夢見る前に、まずはそこから考えてみる必要があると述べた。ホワイト博士は宇宙旅行に情熱を注いでいるが、まずはシンプルなところから始めるべきだと語る。「そこに到達するまでには、本当に興味深い意味を持つ可能性のあることがたくさんあるかもしれません」と彼は言った。
ワープバブルとは何ですか？
これはかなり複雑な概念で、膨大な数学的要素を伴いますが、最も基本的なレベルでは、ワープバブルとは前方が収縮し、後方が膨張した空間のことです。この収縮／膨張により、理論上はバブルとその中身は光速を超える速度で前方に押し出されますが、物理法則に違反することはありません。厳密に言えば、光速を超えて移動しているわけではなく、凝縮された空間のバブルをサーフィンしているだけです。
ワープバブルは、超光速移動の大きな問題である時間の遅れを解消する点でも重要です。仮に光速を超える移動に成功したとしたら、宇宙船以外のあらゆるものが加速し、美しい熱帯惑星への3時間の旅が、地球では何年もの時間が経過していたことになるかもしれません。簡単に言えば、既知の物理法則に従いながら光速を超える移動を計画するなら、出発前にこれまで愛してきたものすべてに別れを告げた方が良いということです。
ワープ バブルでは、バブル内の空間は影響を受けないため、この問題も回避されます。そのため、ワープ速度で 1 時間移動しても、SF 空間内に現在いない他のすべての人にとって 1 時間しか経過していないことになります。
ワープバブルは長らくSFの世界だったが、1994年に理論物理学者ミゲル・アルクビエレが登場し、一般相対性理論を維持しながら光速を超える移動を可能にするアルクビエレ・ワープ・ドライブを理論化した。その鍵となるのは、真空バブルの中に閉じ込めることで、その中のあらゆるものに負の質量を与えるエネルギー密度場だった。
残念ながら、アルクビエレ・ドライブを動作させるのに必要なエネルギー量は膨大で、実現不可能でした。しかし2012年、ホワイト博士がワープ・バブルを生成するために設計された宇宙船の計算と形状の変更を提案し、必要なエネルギーは「不可能」からボイジャー1号宇宙船と同等の規模にまで低下しました。それ以来、実際のワープ・バブル、つまりアルクビエレ・ドライブの開発は、遠い夢のままです。
画像：LSI、White他
ワープバブルの発見
時は流れ、2021年。2012年にNASAで先進推進テーマリーダーとして勤務していた時に論文を執筆したホワイト博士は、DARPAの資金提供を受け、カシミール空洞と呼ばれる物体に関する研究を行っています。この空洞は、2枚の平行な板と、その間に柱が1本通った構造をしています。この空洞はわずか数ミクロンという小さなサイズですが、非常に興味深い働きをします。通常の真空状態にさらされると、板の間に負の真空を作り出すのです。
「外側の圧力も空洞内の圧力もゼロになると予想されますが、測定してみると、プレートの間に負圧があることがわかります」とホワイト博士は述べています。
「私たちが試みているのは、量子真空を根本的に探求することです」とホワイト博士は述べた。「これらの真空には、現在私たちが知っている以上の何かがあると考えています。未知の特性のいくつかは、非常に有用な技術を生み出すために利用できる可能性があります。」これがDARPAの関心の理由だ。
これらの用途には、ホワイト博士が「量子真空太陽電池」と呼ぶ、エネルギーが尽きることのない電池のような驚くべきものも含まれる可能性があります。建物や自然の障壁に邪魔されない縦波を利用する通信製品や、電磁スペクトルのすべての要素を均等に感知するため色収差の影響を受けない光センサーなども、潜在的な用途の一つとなる可能性があります。
潜在的な応用はさておき、これらの空洞をテストすることで興味深い発見がありました。それは、アルクビエレ ワープ バブルの 2 次元スライスのように見える負の真空エネルギー フィールドです。
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「私たちの特注カシミール空洞は、基本的に中央に長いポールを持つ2つの大きな平面です。これに対し、アルクビエレ計量では、負の真空エネルギー密度のリング全体が必要であり、より命綱のようなものに見えます」とホワイト博士は述べた。
チームが観察した 2D バージョンの泡を使った実験で生成されたすべての計算とデータはすでに収集されているので、次の論理的なステップは、そのデータを使用して中央のオブジェクトの形状を変更し、ポールを取り除き、記事の冒頭に示されているような不気味なバルカン宇宙船風の形状にすることだった。
ホワイト博士は、「修正された形状でシミュレーションを実行したところ、計算が完璧に合致しました。（ワープ船の形状を）意図的に分析したところ、なんと、アルクビエレ基準の要件を満たしていたのです」と述べた。
ワープ バブル チームはその研究結果に関する論文を発表しましたが、ホワイト博士によれば、それは決してワープ バブルの類似物を示すものではないとのことです。彼らのデータは、現在実験しているのと同じ物理的な空洞に適切な形状を配置すれば、本物のワープ バブルが作成されることを示しています。
「物理学界に対し、分析によって予測されるような、現実世界で実現可能な構造が存在することを示せます。これは負の真空エネルギー密度を発現し、アナログではなく、真のナノスケールワープバブルを発現させるでしょう。…これは紛れもなく、本物のナノスケールワープバブルです」とホワイト博士は述べた。
299,792,458 m/s の質問: 最初の接触はいつですか?
『スタートレック』の世界では、ワープ バブルは基本的に同じように機能します。エンタープライズは実際には光より速く移動しているわけではなく、物質/反物質ワープ コアによって生成された宇宙空間の波に乗っているだけです。
ゼフラム・コクランは、2063年にスタートレックの世界で初めて実用可能なワープ船を建造しました。当時、たまたま通りかかったバルカン人は、人類を銀河共同体に迎え入れ、ファーストコンタクトを行う時が来たと判断しました。ホワイト博士のチームが地球を離れ、恒星へと向かうための理論的概念の実践的な基盤を築いている今、私たちは正しい道を歩んでいるのかもしれません。
では、人類がリサで休暇を過ごし、フェレンギナーでビジネスを行い、バルカン科学アカデミーで学ぶ（厳しい入学条件を満たすことが条件）のはいつになるのでしょうか？ ホワイト博士は「先走り過ぎないように」と言います。
「多くの人がすぐに実用化に着手したがります。『こんなものがいつになったら飛ぶようになるんだ？』と。その気持ちは分かりますが、科学は時間がかかり、困難なプロセスです。」ホワイト博士は、こうした最先端の研究に関しては「這って、歩いて、走る」がモットーだと言います。夢を見ることは大切ですが、私たちがまだ地上に縛られている現代において、実用的で価値のあるさらなる応用を見つけるための基礎研究を行うことも重要だと彼は言います。
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「私も他の人と同じように水晶玉を持っているわけではありません。このアイデアがいつ宇宙旅行に応用できるのか、あるいはそもそも実現できるのかどうかさえ分かりません」とホワイト博士は述べた。現在、人間の髪の毛よりも細い空洞で生成されるワープバブルについて話していることを考えれば、それも無理はない。
「科学はこれからもクランクを回し、岩石をハンマーで叩き続け、未知の部分を少しずつ削り取り、より多くの既知の部分に到達していくでしょう」とホワイト博士は述べた。今回の発見は、正しい方向への一歩に過ぎないと考えてほしい。
