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『不可能の物理学：フェイザー、フォースフィールド、テレポート、タイムトラベルの世界への科学的探求』は、理論物理学者ミチオ・カクによる著書である読者に基礎物理学のトピックを紹介している。
透明化という話題は、光の速度が真空中よりも水中の方が遅い理由、電磁気学が池の水面にできる波紋に似ていること、そして加来氏が新たに開発した複合材料について論じる議論へと発展する。
スタートレックのフェイザー銃の話題は、レーザーの仕組みやレーザーを用いた研究の進め方についての教訓となる。彼の著書の表紙には、イギリスのSFテレビ番組「ドクター・フー」で時空旅行に使われる装置であるターディスが、警察電話ボックスに偽装してタイムループを絶えず通過している様子が描かれている。SF技術の話題を論じるたびに、彼は「これらのSF概念を現実のものにするための障害」についても説明している。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
カクによれば、今日私たちが当然のことと考えている技術の進歩は、150年前には不可能だと宣言されていた。数学物理学者でケルビン尺度の考案者であるウィリアム・トムソン・ケルビン（1824～1907）は、 「空気より重い」飛行機は不可能だと公言していた。「彼はX線はでっち上げであり、ラジオには未来がないと考えていた」[ 7 ]同様に、原子を実験的に記述した物理学者アーネスト・ラザフォード（1871～1937）は、原子爆弾は不可能だと考え、それを密造酒（狂気じみた、あるいは愚かな考え）に例えた。テレビ、コンピューター、インターネットは、20世紀初頭の人々にとって信じられないほど素晴らしいものに思えただろう。ブラックホールはSFと考えられており、アルバート・アインシュタインでさえブラックホールは存在し得ないことを示した。19世紀の科学は、地球が数十億年も生きていることは不可能だと結論付けていた。 1920年代や1930年代でさえ、ロケットが宇宙に行くことは決してできないと信じられていたため、ロバート・ゴダードは嘲笑された。[ 7 ]
物理学や科学の基本法則が後ほどよく理解されていなかったため、そのような進歩は不可能だと考えられていました。加来は次のように書いています。「物理学者として、私は不可能とはしばしば相対的な用語であることを学んだ」。この「不可能」の定義によって、彼は「いつか光年単位の距離を移動できる宇宙船を建造したり、ある場所から別の場所に瞬間移動したりできると考えるのは妥当ではないだろうか？」という疑問を投げかけています。 [ 7 ]
各章は、将来実現する可能性のある、あるいは実現しそうもない技術にちなんで名付けられています。今日の技術開発を概観した後、この先進技術がどのように現実のものとなるかについて議論が展開されます。章の後半になるにつれて、内容はやや一般的なものになります。現代の技術のいくつかが解説され、未来の応用へと展開されます。未来においても、現在の技術は認識できる形ではありますが、わずかに変化しています。例えば、未来の力場について論じる際、カク博士は最先端のレーザー技術と新たに開発されたプラズマウィンドウについて述べています。これらは、力場を生成するために必要だと彼が考える複数の技術のうちの2つです。力場を生成するには、これらの技術をより精密に、あるいはより強力にするなど、わずかに変化させた形で組み合わせる必要があります。さらに、力場に関するこの議論、そして高度な技術群に関する議論は、可能な限り本来の概念（つまり、一般の人々が先進技術をどのように想像するか）に忠実でありながら、実用性も維持しています。[ 8 ] [ 9 ]カクは、物理学の最新のフロンティアと、物理学と宇宙についてまだ学ぶべきことがたくさんあることを詳述した短いエピローグでこの本を締めくくっています。
カク氏は、科学者は今日物理学の基本法則を理解しているため、将来機能する可能性のある技術の基本的な概要を想像できると述べている。「今日の物理学者は、陽子の内部から膨張する宇宙まで、驚異的な43桁の範囲にわたる物理学の基本法則を理解している。」[ 8 ]彼はさらに、物理学者は単にありそうもない将来の技術と、真に不可能な技術を区別できると述べている。彼は、今日不可能だと考えられているこれらのSF的な将来の技術を分類するために、クラスI、クラスII、クラスIIIのシステムを使用している。
クラスIの不可能技術とは、「今日では不可能だが、既知の物理法則に違反しない技術」である。カク氏は、これらの技術が1世紀か2世紀後には限定的な形で利用可能になるかもしれないと推測している。[ 8 ]
力場はSF作品における戦闘で生き残るために不可欠だが、反発力を実験室で作り出すのは不可能に思える。重力はカクの著書にある4つの力のリストに含まれている。重力は力場とは正反対の働きをするが、多くの類似した性質を持っている。地球全体が私たちを地面に立たせており、ジャンプしてもその力に逆らうことはできない。[ 10 ]
生涯のうちに実現するかもしれない未来の技術の一つに、高度なステルス技術がある。これはクラスIの不可能なことである。2006年、デューク大学とインペリアル・カレッジは、マイクロ波を物体の周囲に曲げ、マイクロ波領域では物体が見えないようにした。[ 1 ]この物体は、川の中の岩のようなものだ。下流では水が収束し、上流には岩の痕跡が残らない。同様に、マイクロ波も収束し、どの方向から見ても物体の痕跡が残らない。2008年、カリフォルニア工科大学とカールスルーエ工科大学の2つのグループが、可視スペクトルの赤色光と青緑色光を曲げた。これにより、物体は顕微鏡レベルで赤色光と青緑色光の範囲で見えなくなった。[ 1 ]
テレポートは、物理法則に違反せず、1世紀の時間スケールで存在し得るという意味で、クラスIの不可能性です。1988年に研究者たちは初めて量子レベルで情報をテレポートしました。[ 11 ] 2008年現在、例えば原子Aから原子Bへ情報をテレポートすることができます。しかし、これはカーク船長を惑星に転送して戻すようなものではありません。そのためには、人を原子ごとに溶解し、反対側で再物質化する必要があります。カク氏は、数十年のスケールでは、最初の分子、そしておそらくウイルスさえもテレポートできるだろうと述べています。[ 12 ]
クラスIIの不可能性とは、「物理世界の理解のまさに限界にある技術」であり、実現には数千年または数百万年かかる可能性がある。[ 13 ]
そのような技術の一つがタイムトラベルです。アインシュタインの方程式は、タイムトラベルが可能であることを示しています。しかし、これは今から数世紀、あるいは数千年後の時間スケールで開発されるものではありません。そのため、クラスIIの不可能性となります。主な物理的障害は、エネルギーと安定性です。時間旅行には、恒星やブラックホールの全エネルギーが必要になります。安定性の問題としては、そのような旅からの放射線で死んでしまうのか、そして「開口部」が開いたままで戻ってこられるのか、という点が挙げられます。[ 12 ]カク博士はインタビューで、「不可能なことを真剣に研究することで、しばしば豊かで予想外の科学の領域が開かれてきた」と述べています。[ 14 ]
クラスIIIの不可能性とは、「既知の物理法則に違反する技術」のことである。カクは、永久機関と予知という2つの技術を取り上げている。これらの技術の開発は、物理学に対する人間の理解の根本的な変化を意味するだろう。[ 3 ] [ 13 ]
サンデー・タイムズ紙でこの本をレビューしたブライアン・アップルヤードは、この本は物理学の可能性に対する新たな自信の表れだと考えている。また、この本は、一般の人々が未来に対して特に楽観的な見方をしている様子を描いたものだとも考えている。「カクは、得意分野においては、非常に複雑なアイデアを効果的かつ才能豊かにドラマチックに表現する。室温超伝導体の持つ意味や、光速よりも速く移動し、宇宙のあらゆる点を同時に通過する粒子であるタキオンについて知りたいなら、この本がまさにそれを知るための場所だ。 」[ 4 ]
エコノミスト誌は、「カク氏は難解な物理学を説明しようと努力している。しかし、彼の主題に対する理解は、おそらくSFに関する知識によって凌駕されている。『スタートレック』のエピソードへの言及が本文中に散見される…未来の技術の使用に関する倫理的問題にも触れられている…SFはしばしばこうした（倫理的な）問題を探求するが、科学はこの点について沈黙している。カク氏の著作は、その空白を埋めるのに役立つ。」と述べている。 [ 5 ]
PJ スリンガーは、キャピタル・タイムズ（ウィスコンシン州マディソン）に寄稿し、「もちろん、架空の世界では何でも可能です。しかし、現実の世界では、可能と不可能の境界線はどこにあるのでしょうか？理論物理学者のミチオ・カク博士は、最新の著書でこの問いに答えようとしています…シンガーは続けて、著者のミチオ・カクの言葉を引用し、『物理学者は人類の歴史をそのように見ています。私たちは人類の歴史をナポレオンやユリウス・カエサルを通して見るのではなく、エネルギー消費を通して見るのです』と述べています。シンガーはさらに、「十分なエネルギーがあれば、ほとんど何でも可能だとカクは言いました」と書いています。 [ 6 ]