ワームホールの原理を教えてください

質問

先日雑誌でワームホール理論が書いてあったのですが、その理論で言うと出入り口を２つ作り、片一方を光の速度で動かして、戻ってきたところでロケットで入り込みもう片一方の出口から出るというものでした、
ここで不思議なのは、もしこれが理論的に可能ならば、世界が２つ存在するという結論に至ったってしまいどうしても矛盾してしまいます、この矛盾を解決するにはあとどのような考え方が欠けているのでしょうか?
もっとく詳しく書けばこうです。
片一方が１０年の経過だとし、もう片一方が２年の経過だとします、そのあとに１０年経過した時空の歪みに飛び込むと８年の前にタイムスリップすることができたとしたら、１０経過した時間のワームホールと２年経過したワームホールは結局同じ１０年経過した世界に居るわけだからやっぱり１０年なんじゃないんだろうか?ということです。

回答No.6

phusike

>２０１８年にスペアポケットから入ったなら２０１０年になるというのがワームホール理論なんじゃあないんでしょうか？

ドラえもんが宇宙旅行に行った結果、
地球では10年時間が経ったのに、
ドラえもんにとっては2年しか時間が経っていないということですね。
つまり、四次元ポケットとスペアポケットが結ぶ時空上の地点は、
時間にして8年分のズレが生じたというわけです。

これを利用すれば、
ドラえもんと一緒に宇宙旅行してきた四次元ポケットに入れば8年前に行けるし、
押入に入っていたスペアポケットに入れば8年後に行けるということですね。

>そうするとどう考えてもワームホール以外は普通の時間の流れなんじゃないでしょうか?
「普通の時間の流れ」という考えが相対論的には非常に誤解を生みやすい考えですが、
一定の速度で動いている物に対する時間の流れを
「普通の時間の流れ」とするという意味においては、そうでしょうね。

一般には宇宙において普遍な時間の流れという物は存在しません。
相対論においては、「自分にとって時間がどう進むか」という考えと、
「自分から見て他の物はどう時間が進むか」という考えしか存在しません。

例えばですよ、厳密なことを言えば重力場の中では時間が遅れますので、
地球と月にワームホールを置けば、同様に時間のズレは生じてきます。
（タイムトラベルに使えるほどにはずれないでしょうが）

重力場のあるところ、加速・減速しているところ、
このようなところでは必ず時間が遅れます。
（尤も、我々の生活スケールでは実感できませんが、
GPS等はこの遅れの補正をしないと実用にはなりません）

あらゆる物について時間の進み方は違うのであり、
そして、ワームホールは「自分にとって同じだけ時間が経過した2つの口」を結ぶということで、
他の物にとって時間がどのように進むのかはお構いなしと言うことです。

余計混乱してしまったでしょうか、
説明が下手で申し訳ないです^^;

補足

>ワームホールは「自分にとって同じだけ時間が経過した2つの口」を結ぶということで、
他の物にとって時間がどのように進むのかはお構いなしと言うことです

ということはワームホール付近だけのお話ということですか？

＞余計混乱してしまったでしょうか、

はい、凄く分からないです。

回答No.5

phusike

>もし相対的に物事を考えるならば空間は一つでなければいけませんよね？
>それが、２年の世界と１０年の世界の両方を混在させるとなれば、必然的に世界が２分裂していなくてはいけませんよね？

ここが誤解の原因かなと思います。

「空間は一つでなくてはならない」というと、若干不正確かもしれません。
相対論的世界では、時間と空間は相互に入り交じり、
「時空」と呼ばれる概念として取り扱われます。
そして、我々の宇宙に存在する時空は、
（我々が触れることができる範囲では）1つです。

このワームホールは、時空の各点同士を結ぶわけです。
つまり、先にも挙げた例のように、
例えば西暦2008年2月2日0秒00の北極点と、
西暦1998年2月2日0秒00の南極点を結ぶわけです。

再び四次元ポケットの例に戻りますと、
例えばドラえもんが明日宇宙旅行に出発するとしましょうか。
現在地球では2008年、ドラえもんが付けている四次元ポケットに入ると、
出口は2008年の野比家の押入に繋がっています。
逆に、2008年野比家の押入のスペアポケットに入ると、
出口は2008年ドラえもんの腹部です。
これは極めて常識的ですね。

では、地球でいうところの2018年、ドラえもんが帰ってきた時。
この時、地球とドラえもんとは時間の進む速さが異なりますので、
実際はドラえもんにとっては2年しか経っていないことに注意しなければなりません。
地球でいう2018年、ドラえもんと一緒に宇宙に行った四次元ポケットにとっては、
宇宙旅行に行ってからまだ「2年」しか経っていませんので、
地球でいう2010年の野比家のタンスに繋がっています。

それでは、地球でいう2018年に野比家のタンスにあるスペアポケットに入るとどうなるでしょう。
このスペアポケットはドラえもんが宇宙旅行に行ってから10年経っていますので、
同じく出発から「10年」経った2026年のドラえもんの腹部に通じていないといけないのです。
（地球の2018年がドラえもんにとって「2年」経ったわけですから、その8年後です）

こう考えると世界の二分を考えなくても矛盾は生じないように思うのですが、
いかがでしょうか？

ちなみに、同様に地球でいうX年に（Xは2018年より後です）、
四次元ポケットに入るとX-8年に、
スペアポケットに入るとX+8年にタイムスリップできることになります。

補足

よけい？になりました。
＞それでは、地球でいう2018年に野比家のタンスにあるスペアポケットに入るとどうなるでしょう。
このスペアポケットはドラえもんが宇宙旅行に行ってから10年経っていますので、
同じく出発から「10年」経った2026年のドラえもんの腹部に通じていないといけないのです。
（地球の2018年がドラえもんにとって「2年」経ったわけですから、その8年後です）

これは一体どういう意味なのでしょうか?
２０１８年にスペアポケットから入ったなら２０１０年になるというのがワームホール理論なんじゃあないんでしょうか？

あとワームホールは全体の空間が動いているわけではないですよね？
後ワームホールってブラックホールみたいな存在ですよね?よくわからないけど、つまり特異点のある物質みたな？その特異点を結んでワームホールってわけですよね？そう考えるとその物質を動かすとなるとその物質は時間が遅れますがその周りの空間まで時間が時間が遅れるわけではありませんよね？そうするとどう考えてもワームホール以外は普通の時間の流れなんじゃないでしょうか?

回答No.4

phusike

>時間が平行線上に存在してる世界まで動くのですか?
申し訳ないですが、この文章の意味が分かりません。

ここの段階で日常的「常識」に縛られているため、
相対論的思考に移行できない可能性があるので、
少し詳しくこの文章の意味を解説していただけないでしょうか？

補足

つまり、ワームホールが２つある場所です、もし相対的に物事を考えるならば空間は一つでなければいけませんよね？
それが、２年の世界と１０年の世界の両方を混在させるとなれば、必然的に世界が２分裂していなくてはいけませんよね？それなのにも関わらず１つの空間で２年後と１０年後を行き来できるのはなぜか？という質問なんです

回答No.3

phusike

>そのスペアポケットは２年しか経過してませんが、スペアポケットの外の世界は１０年経過してますよね？
いいえ。

四次元ポケットとスペアポケットは、
（各々がワームホールの出口と解釈した場合）
四次元ポケットを付けているドラえもんから見て2年後の世界と、
スペアポケットを守っているのび太から見て2年後の世界を結びます。
これが大前提です。

この前提を認めた時、両方の時間をのび太側から見てみましょう。
ドラえもんが付けている四次元ポケットは確かに、
のび太から見てドラえもんが宇宙旅行に出発してから10年経過していますが、
押入の中にしまっているスペアポケットの方は、
のび太から見るとドラえもんが宇宙旅行に出発してから2年しか経過していません。
ですから、四次元ポケット側の出口はのび太が見て10年経過した世界、
スペアポケット側の出口はのび太が見て2年しか経過していない世界です。

補足

そうするとですよ、世界が２分化しませんか？
一つ聞きたいのは動いてる存在は確かに時間が遅れますですが時間が平行線上に存在してる世界まで動くのですか?
そうじゃないですよね?あくまでワームホールだけが動くのですよね?
そう考えるとなぜ２年後の世界が現るんでしょうか？

回答No.2

phusike

ワームホールは、時空の2点を直結するものとして理解されます。
時空とは、時間1次元と空間3次元を合わせた座標です。
つまり、身近な例を挙げれば時刻・緯度・経度・海抜で時空の1点を表せると理解できます。
ワームホールは、単に空間の2点を結ぶだけではなく、
時間の2点をも結ぶわけです。
普通良く言及されているのは、両方の口の時刻が同一の場合ですが、
別に入口は西暦2008年の東京駅で、出口が西暦1998年の新宿駅でも良いわけです。
そして、入口と出口の時刻が異なる場合
（厳密には入口と出口の空間的距離を光が通過する時間の方が入口と出口の時間差より短い場合）
タイムトラベルが可能になるということです。

ドラえもんの四次元ポケットとスペアポケットが、
ワームホールのような関係と理解すれば、
これは当初は同時刻のドラえもんの腹部と野比家のタンスを結ぶはずです。
ここで、ドラえもんが光速近くで宇宙旅行し、
野比宅にまた帰ってきました。
野比宅では10年という時間が経過し、
のび太も成人を迎えていますが、
ドラえもんにとっては、つまり四次元ポケットにとっては、
まだ2年しか経っていないわけです。
この時、「ドラえもんが宇宙旅行に出発してから2年経った四次元ポケット」と、
ドラえもんが宇宙旅行に出発してから2年経ったスペアポケット」
が繋がっているわけです。
つまり、ドラえもんが宇宙旅行に出発してから10年経ったのび太が、
ドラえもんが宇宙旅行に出発してから2年しか経っていない四次元ポケットに入ることができ、
その先の出口はドラえもんが宇宙旅行に出発して2年経ったスペアポケット、
つまり、のび太から見れば8年前のスペアポケットという話です。

補足

no1さんの補足にも書いたんですけどたしかにその理論だと理屈は通りますが僕が聞きたいのは、そのスペアポケットは２年しか経過してませんが、スペアポケットの外の世界は１０年経過してますよね？だったら幾ら２年しかたっていないスペアーポケットの中に入っても出口は１０年経過した世界なんだから同じじゃないか?という質問です。

回答No.1

phusike

Newtonの特集ですね。

さて、
>この矛盾を解決するにはあとどのような考え方が欠けているのでしょうか?
ということですが、
「時間」という概念が局所的にしか成立し得ないこと、
あるいは全宇宙で一様に流れる「絶対時間」は存在しないことです。

Einstein以前の認識ですと、
時間は全宇宙で同じように流れており、
私にとってちょうど10分の時間が経過したならば、
TENNTENNSEVENOKさんにもまた10分の時間が経過したことになります。
いわゆるNewton力学はこの考えに基づいて作られました。

ところが、特殊相対性理論の教えるところによりますと、
時速300kmの新幹線に乗っていようと、
その新幹線を地上から見ていようと、
（真空中の）光速は常に一定です。
この考えを突き詰めると、
地上から新幹線を見ると、
新幹線に乗っている人にとって流れている時間は
自分にとって流れている時間より遅れていなければ矛盾が生じます。
一方、新幹線の中の人から見れば、
時速300kmで走っているのは地上の人の方なので、
新幹線から地上を見てもやはり同様に、
地上で走っている人にとって流れている時間は
自分にとって流れている時間より遅れているはずです。

一見、この考えこそが奇妙に思えるでしょう。
地上から見れば新幹線の時間の方が遅れており、
新幹線から見れば地上の時間の方が遅れているなど、
こちらの方がよっぽど「矛盾」しているように思えます。
ところが、実験結果はこの特殊相対論の結果を非常に高精度で反映し、
一見常識的な「全宇宙で時間が一様に流れる」という考えは実験結果と合わないのです。

さらに、「双子のパラドックス」で有名ですが、
一般相対性理論の教えるところによりますと、
（考え方を工夫すれば特殊相対論の中で考えることもできなくはないですが）
光速に近い速さのロケットで宇宙旅行し、
また地球に戻ってきたならば、
今度は誰から見てもその旅行者に流れた時間は遅れているということが導かれます。

ワームホールはこの宇宙旅行者です。
止まっていたワームホールにとって10年経っても、
光速近くで動かして、更に戻ってきたワームホールには、
実際に2年しか経っていないということが起こり得るのです。
（無論、ワームホールが存在し、かつそれを動かすことができればの話ですが）

この辺りの話は、参考URLに張ったNewton別冊に詳しく書かれています。
私の説明を読んでも何のことだか分からなければ
（ひとえに私の責任ですが^^;）
こちらをお読みになると良いでしょう。

参考URL：

http://amazon.co.jp/o/ASIN/4315517615/aibadaisuke-22/

補足

いや起こりえることはわかるんですが、そう考えると光速で動いている宇宙旅行者しか時間が遅れていないことになりますよね?
２年経過したワームホール付近は確かに２年の時の経過になりますが、１０年経過した人が１０年のワームホールから入って２年のワームホールから出てきたとしてもワームホールの周りは２年だという事は分かりますがそれ以外の空間は１０年経過してるんだからやっぱり１０年なんじゃないかと思うんですよ、もしこれがワームホール付近以外でも２年経過しているということですと、世界を２分しなければいけないことになりませんか？