ドラえもんのタイムマシンは実現できるのか?タイムトラベルの仕組みを調べてみた!

みなさまこんにちは!

いつかタイムトラベルできるようになったら、絶対未来にいきたいamuuです✨

さて、本日は唐突ですが私がリアルに欲しい、ドラえもんの秘密道具についてお話していこうと思います!

みなさま一度は、過去や未来に行ってみたいと考えたことはないですか?

ドラえもん大好きで、タイムマシンにすごく憧れます〜♪

そこで本日は、タイムマシンが実現可能かについて真面目に検証してみようと思います!

ちなみに私の物理のレベルは、センター試験で90点取れた(←高校生の時)ぐらいというものすごく微妙なレベル🙄笑

なので、高校時代にお世話になったK先生(現在大阪の公立高校勤務中の物理教師、変な人、東大出身✨)にLINEで色々教えてもらい、こちらにまとめてみました🧪

先生よろしくお願いしま〜す💓

K先生
K先生

久しぶりに連絡きたらまさかのタイムマシンの話とは…笑

授業ではよく🐙のオリジナルキャラを使ってますよ〜ん

今回はチョコとアドバイスしました〜

あくまでエンタメとして楽しんでいただけると嬉しいです!

過去へのタイムトラベルは可能?

ドラえもん タイムマシン 仕組み

結論を言ってしまうと、物理法則に反することなく過去へのタイムトラベルは可能であると言われています。

まさかの可能なの〜??とびっくり仰天!!

そこで、まさにドラえもんのタイムマシーンを彷彿とさせる「タイムトラベルを行う方法」について詳しくみていきましょう♪

ワームホールを利用する

ノーベル物理学賞を受賞している、相対性理論の第一人者キップ・ソーン博士という方が、時空旅行に関する論文(=「相対性理論とタイムトラベル : キップ・ソーン博士が語る時空旅行」)を書かれています。

そのソーン博士の論文では、ワームホールという空間に存在する虫食い穴を利用することで、過去へのタイムトラベルが可能であるというのです!!

ちなみにワームホールという名前は、1957年にアメリカの物理学者ジョン・アーチボルト・ホイーラーにより命名されました。

しかも、このワームホールは身近に存在しているんです!!

ただし、人間が通過するのはほぼ不可能と言われています。

というのも、ワームホールは原子(約0.1nm=1/1000000mm)よりも、さらにはるかに小さい穴なのです。

つまり顕微鏡を用いたとしても見えません笑

ですが、この穴を広げる方法として論文の中でソーン博士は1つの案をあげています。

それは、磁石のN極同士が反発し合うようなマイナスのエネルギーを用いることで、ワームホールを広げるというものです。

またキップ・ソーン博士の専門分野である相対性理論を最初に展開したのは、皆さんご存知のアインシュタインです。

このアインシュタインはなんと、宇宙空間にマイナスのエネルギー(=暗黒エネルギー)が大量にあることも発見しています。

説明補足1 マイナスのエネルギーについて※

実は宇宙に存在する物質の5%しか人類は解明できておらず、残りの95%は暗黒流体(暗黒エネルギーと暗黒物質)という謎の物質でできていると言われています。

また、この暗黒エネルギーは斥力という互いに反発し合う力を持っており、その力によって宇宙はどんどん膨張していると言われています。

よって、ここで出てくるマイナスのエネルギーというのは、宇宙を膨張させるほど強い暗黒エネルギーのことをさしています。

つまり、この暗黒エネルギーをワームホールの中に入れることができれば、人が通れるほどの穴に膨張させることができるとソーン博士は論文で説明されているのです!

宇宙のエネルギーを使おうなんてすごい発想!!

光速を利用すれば時間を伸び縮みさせることができる?

もし仮にワームホールを大きくすることができたとしましょう。

次に必要なことは、入り口を固定して出口を光速と同じぐらいの速さで動かすことです。

出口を光速で動かす??

K先生
K先生

その理由を今から説明していきましょう!

ちょっとややこしいですが、ついてきてくださいね〜

少し具体的な例を挙げますと、「光の速さで進む宇宙船に乗った人は、地球に戻ってきても年をとらない」ことが証明されており、これは「ウラシマ効果」と呼ばれています。

光の速さは1秒間に地球を7周半するので、仮に光速で動く宇宙船があるとすれば、宇宙船にとっては1秒でも、地球上にいる人間からしたら7.5日の時が進んでいるので、このような現象が起こるのです。

つまり、時間はその人や物質が置かれた状況によって伸び縮みするということです。

この理由を詳しく知りたい方は特殊相対性理論の「光速不変の原理」について一度調べてみることをお勧めします💓

つまり上記の原則を踏まえると、

ワームホールの固定した入り口側で7.5日経過していても、光速で動く出口側は1秒しか経っていないので、ワームホールを通ることで7.5日分の過去へ行けるということです!!

一番ネックになりそうな時空の移動が解明されているならば、ちょっと現実味を帯びてきます🤡

ではなぜ、過去へのタイムマシンが実現していないのかについて、今度は考えてみましょう。

過去へ行くタイムマシン実現への課題

実現できればいいのですが、そう上手くも行かないのが現実です🙄笑

そこで、今度は「理屈がわかっていてもタイムマシンの実現が難しい理由」をお話したいと思います!

暗黒エネルギーが解明されていない!

元も子もないのですが…

実はこの暗黒流体(宇宙の95%を占めている)はあくまで謎に包まれた存在なんです。

この謎おおき暗黒流体の中に暗黒エネルギーは存在しているので、暗黒エネルギーの取扱い方や、どうすればワームホールに入れることができるのかが解明されていません。

ここが解明されないと、ワームホールを広げることができないので、人が通り抜けることができないのです。

出口を光速で移動させる技術が開発できていない

光速で何か物体を動かそうと思うと、ものすごいエネルギーや技術が必要となります。

もしも人類が光速を越えることができれば、それはいわゆるワープが可能になったということを指します。

つまりワープが実現していない=光速で物質を運動させる技術は開発できていないということです。

またアインシュタインによると、光速で移動するには無限大のエネルギーが必要であるため、正確には光速に近い速度が限界ということでしょう。

ちなみに宇宙空間は、光速より早いスピードで大きくなっているそうです🪐
こう考えると、ものすごいスピードで宇宙は膨張しています。

人工物体としての史上最高速度記録は、Helios2という人工衛星が出した約25万km/hだそうです。

ちなみに光は1秒間で約30万km進みますので、人工衛星が1時間かかる距離を光は1秒かからずに移動できるということ。

まだまだ追いつくことはできなさそう…😓

おまけ:親ゴロシのパラドックス

過去へのタイムトラベルについて語るときの大きな矛盾点が、この「親ゴロシのパラドックス」というものです。

これは「仮に子供が過去へタイムトラベルして親を殺めた場合、そもそもその子供も存在しないはずなので親を殺したのは誰なのか?という矛盾が生じる」ということを指しています。

この矛盾の解決方法として言われるのが、並行世界=パラレルワールドの存在説ですがこちらも立証されているわけではありません。

過去へのタイムトラベルの実現までには、まだまだ課題や謎が多いようですねぇ🤦🏻‍♀️

未来へのタイムトラベルは過去に行くより簡単?

では続いて、未来へのタイムトラベルを考えてみましょう!

K先生
K先生

実は未来へのタイムトラベルは簡単に経験できるんですよ〜

というかamuuさんもしたことあるよ、きっと。

え!?そうなんですか??

実はさっきの過去のお話で出てきた内容を振り返ると答えが見えてくるのですが、私たちはごく身近で未来へのタイムトラベルを経験しています!

光速のように速く動けば未来へいける?

未来について考えるために、まずは、先程の内容をおさらいしてみましょう!

〜おさらい〜

時間はその人や物質が置かれた状況によって伸び縮みすることが証明されており、

そして光速で動く宇宙船の中での1秒間は、地球上にいる人間からしたら7.5日間である

よってワームホールの固定した入り口側で7.5日経過していても、光速で動く出口側は1秒しか経っていないので、ワームホールを通ることで7.5日分の過去へ行ける

上記のようなお話を、先程させていただきました。

お気づきかもしれませんが…
出口と入り口を逆に見てみると未来へ行けそうな気がしませんか?

つまり、こちらが光速で(あるいはとにかく早く)動くことができれば、早く動いた分だけ未来へいけるのではないか?

この答えは、なんと…大正解!!

しかも、これを身近に感じられるのが、みなさん利用する新幹線🚅です!

実は300km/hで動く新幹線で移動すると、何億分の1秒だけですが未来へタイムトラベルしています!!

まさかの新幹線でもタイムトラベルができているとは!!
ほんのちょっとだから全然実感がない😂

また先程の「ウラシマ効果」と同様に、もしも新幹線よりはるかに早いロケットや宇宙船などに乗車できれば、その速度に応じて数日間〜数年先の未来へ行くことができるということです。

つまり宇宙飛行士の方は、スペーストラベル🪐とタイムトラベル⏳を両方しているということですね!

こっちの方が、過去に行く方法に比べればすでに現実に起こっており、実現可能な気がします。

ではなぜ、未来へのタイムトラベルが実現できないのか?その理由についても解説していきましょう!

未来へのタイムトラベルへの課題

未来へのタイムトラベルへの課題について考えてみましょう!

まず、過去と同様で光速で移動する技術が開発できていない点が挙げられます。

ちなみに、もう一つ光速で動けるものは重力波です。
正確には、質量が0のものしか光速で動けないとアインシュタインは述べています。

それ以外にも、コストの問題(宇宙旅行ですら民間人が払えるような額じゃできない)、複雑さ(ドラえもんみたいにマシンに乗って設定するだけで行けるような簡潔明瞭なシステムは難しい)など、様々な問題があります。

私たちが思い描くようなタイムマシンを使ってのタイムトラベルの実現には、まだまだ時間がかかりそうですね💁🏻‍♀️

まずは、人類が光速に近い速度での移動を可能にする=ワープを可能にすることが重要な鍵となりそうです。

まとめ

複雑なお話になってしまったので、軽くまとめます!

  • タイムトラベルは、理論上は可能であることが証明されている
  • 過去へのタイムトラベルは、ワームホールを利用し、ワームホールの入り口は固定・出口を光速で動かすことで可能となる。
  • 過去へのタイムトラベル実現への課題として、ワームホールを拡張するための暗黒エネルギーの解明・光速で出口を移動させる技術、親ゴロシのパラドックスなどが挙げられる。
  • 未来へのタイムトラベルは、人類が「光速で移動できる手段=ワープできる手段」を得られれば実現への希望が見えそうである
  • 未来へのタイムトラベルの課題として、光速での移動できる手段の開発、コスト、複雑さなどが挙げられる
  • 結論ドラえもんのタイムマシンの実現は理論上では可能でも、実現へは課題が山積みである
K先生
K先生

物理は面白いぞ〜

興味がある人はぜひ相対性理論について調べてみてね〜

以上です!

少しでも楽しんでいただけると嬉しいです💓

それではまたお会いしましょう👋

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