竜太のテクニカルメモ

物理やへっぽこなゲーム作りについて易しく解説するよ

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数メートル程度のワームホールは作れる!

どーも,竜太です.

今回は何の役に立つかはまだ分からないのですが,カシミール効果を使って数メートル程度の長いワームホールを作る方法が分かりましたのでご紹介します. もしこのワームホールに中性の素粒子などを通すことが出来れば,数メートルとはいえワープできることになります.

カシミール効果の復習

静的カシミール効果は非常に接近させた金属板などの間の真空中に外部より少ない個数の仮想光子の振動モードしか存在できないために負のエネルギー状態になって引き合う力が発生するというものです. これはかなり乱暴に言えば外側の仮想光子の作る電磁場の押す力が強いからであるとも解釈できます.

カシミール効果の弦理論的解釈

実はカシミール効果は弦理論で解釈すると全く別の解釈もできます. ちょうど真空から電子が抜けた穴を陽電子と解釈できるように,少ないモードの電磁場の仮想光子は弦と解釈できこのカシミール効果は弦の張力によって発生すると解釈できるのです. そしてこの弦が引っ張る張力のあるワームホールにもなっているのです.

動的カシミール効果の弦理論的解釈

さて,真空中でこの極板の間の距離を離したとしましょう. カシミール効果は弱くなるわけですが,引き合う力に逆らって仕事をしたので何かエネルギーが発生することになります. これが実は光子です. そして,カシミール効果の原因となるワームホールは弦ですから引っ張れば引っ張るほど張力は強くなってしまいます. それでは極板の間隔を離すと引き合う力が弱くなってしまうのは何故でしょうか? 実はこのワームホールは引っ張ると切れてしまい,そこに光子が現れるのです. つまり,

  1. 接近させた極板の間にワームホールができて張力が発生する.
  2. 極板の間の距離を離すと,ワームホールが切れて張力に逆らって仕事をした分本当の光子が発生する.
  3. 張力がなくなった分だけ極板間に働く静的カシミール効果が弱くなる.

となります.これが動的カシミール効果で光子が発生する原理です.

ワームホールはできるが極板を離すと切れてしまう

動的カシミール効果のことを考えると,残念ながら広い間隔に広げると極板間のワームホールは存在できなくなってしまうことが分かります. ワームホールは物理的に存在するのに長いワームホールは作れないのでしょうか?

同じ極を逆向きにした電磁石でワームホールが切れない!

実は抜け穴があります. 張力に逆らって仕事をしてしまうからワームホールが切れて光子が生まれてしまうのですから, 電磁石で極板同士の間の真空に反対向きに同じ極の磁極を向ければ仕事をしなくなるのでワームホールは切れなくなります. そして極板間の間隔が大きくなるにつれて電磁石で反発する磁力を与えてやれば,ワームホールを切ることなく真空中で数メートルまで伸ばすことができるはずです.

長いワームホールは作れた.しかし・・・

こうして数メートル程度の長いワームホールは作れることが分かりました. しかし,ここに中性子などの中性粒子を通すことは恐らく至難の業でしょう. それではどうやってワームホールができたことを確認できるのでしょうか?

実は一つだけ今すぐ実験できることがあります. それは長いワームホールは磁場を切ると一瞬で切れてしまうのですが,その際非常に波長の短い光子が放出されるものと考えられます. したがって,発生した光子の波長を調べることによってそれが弦理論から想定される波長とつじつまが合っているかどうかを確認すればよいのです. 残念ながら,現在正しい弦理論がどれかまだ分かっていませんが,カシミール効果の引き合う強さは実験的に確かめられるため, その計算に必要な比例定数は求めることができます. こうして長いワームホールができたかどうかすぐに確かめることができるのです.

ワームホールはLOCCを使用しないエネルギーテレポーテーションを実現する

エネルギーの転送を局所的操作と古典通信(Local Operations and Classical Communication; LOCC)を使用して行うのが従来のエネルギーテレポーテーションでした. しかし,ワームホールを使用した中性粒子の転送はこのLOCCを全く使用せずにしかも瞬間的に遠方にエネルギーである中性粒子を送ることができるはずです. したがって,ワームホールはLOCCを使用しない瞬間的なエネルギーテレポーテーションであると言えるでしょう.

ここまで読んでくださって有難うございます. 何か間違い等ございましたら,ご報告いただけると幸いです^^


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