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2013年 2月 7日 (木)

理科ばなれ4

by suga

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科学的な思考と数学的思考

この2つはよく似てます。どちらも理論的に物事を考えていくのです。現代の物理学では数学の方が先行しています。

もともと物理現象の表現法あるいは解析法として発展してきたのですが、この考えを拡張していくと多次元の世界や今まで確認されていない現象の記述もできるようになります。これがすぐに物理現象と結びつくかは分りません。

いい例が宇宙船の超光速航行法として有名なワープ航法です。これは空間をねじ曲げて物理的に遠くにhなれている地点を近くに持ってきてそこまで航行すれば、長い距離を短時間で孝行できるというものです。

アインシュタインの一般相対性理論を使い、特殊相対性理論を無視することもなく実現可能です。ところがこれには空間をねじ曲げるという大変なエネルギーが必要です。区間を曲げる物に大質量の天体(重力レンズによって確認されている)やブラックホールがありますが、これらとて遠くの空間を近くに持ってくるまで曲がりません。

これを可能にするエネルギーは現在の宇宙全体のエネルギーを使っても不可能な試算以前学会で提出されワープ航法は今の宇宙空間では不可能なことが証明されました。

でもSF中では健在です。また亜空間で移行して光速を超えるというものがありますが飛び込んだ亜空間の物理法則がどうなっているか分りません。それに現在の空間から亜空間に移るためのエネルギーは膨大なものになるでしょう。

いずれにせよ、アインシュタインの特殊相対性理論を破らない限りこの空間では光速を超えることができません。以前、名工大とCERNのチームが光速を超えるニュートリノを観測したという論文が発表され物理界は色めき立ちました。

それはアインシュタインの特殊相対性理論の基本原理である光速不変の原理が打ち破られるからです。となると今まで100年以上も指示され、アインシュタインがいなくても導かれたであろう特殊相対性理論が破れるとなると、それにかわる物理理論を構築しなければならないのですが特殊相対性理論も正しさはもう議論の余地がないくらい検証されています。(アインシュタイン以外にもホワイトヘッドの相対性理論などもあったがホワイトヘッドの理論は成り立たないことが証明された)

とにかく基本原理がやぶられたのですから根本原理の見直しから考えねばなりません。今までアインシュタインの特殊相対性理論は単純な式で収まっていましたが、光速不変事態を考え直すので相当複雑になるに違いありません。

このとき私は驚いたのは光速を超えると過去へ逆行できるという考えです。たしかにある意味において逆行は可能でしょう。人間は事象を光の速度で見ていますから、光を超えた速さで観測すると通常より早く観測できます。つまり未来に観測されるべき事象がもっと早く(過去へ遡ったがごとく)観測される=過去へ行けるというわけです。

しかし、ここで間違えて欲しくないのはもう起こってしまった現象を逆行させることはできないと言うことです。光より速い速度で観測できたとしても起こったことを戻すことはできません。

もうすぐ超新星爆発が起きるオリオン座のベテルギウスを例に取ると地球から680光年離れています。ということは今、ベテルギウスが超新星爆発をおこしても、光を使った装置ではまだ見ることができません。ところが超光速でものがみられ、たとえば580光年くらいなら瞬時に見られるのであれがベテルギウスで起きていること、通常690年後に観察されることが今見られます。こういう意味で過去が見られると言うことです。

だから残念ながらタイムマシンはできません。でもニュースなどではタイムマシンが作れて過去へいけるのではといっていました。一体どういう理屈なんでしょう。


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