超光速通信

超光速通信は、光より速い速度で情報を伝達する仮説上のプロセスです。現在の科学的コンセンサスでは、光より速い通信は不可能であり、これまでどの実験でも達成されていません。

ワームホールを介した通信以外では、超光速通信は不可能である可能性が高い^{[1]。なぜなら、}ローレンツ不変理論では、超光速通信は過去に情報を送信するために使用できる可能性があるからだ。これは因果関係を複雑にするが、この可能性を決定的に排除する理論的議論はない。^[2]

タキオン、ニュートリノ、量子非局所性、ワームホール、量子トンネル効果など、超光速通信に関連する多くの理論や現象が提案または研究されてきました。

タキオン粒子は光より速く移動する仮想粒子であり、超光速通信を可能にする可能性がある。このような粒子は既知の物理法則に違反するため、多くの科学者はタキオン粒子が存在するという考えを否定している。^[2]対照的に、タキオン場 （虚数質量を持つ量子場）は存在し、状況によっては超光速群速度を示す。しかし、このような場は光速信号速度を持ち、超光速通信はできない。^[3]

量子力学は、離れたシステムがエンタングルメント化される可能性があるという意味で非局所的である。エンタングルメント化された状態は、測定がほぼ同時に遠く離れた地点で行われた場合でも、本来はランダムな測定結果に相関関係をもたらす。超光速通信が不可能であることから、アインシュタイン、ポドルスキー、ローゼンは量子力学は不完全でなければならないと提唱した（EPRパラドックスを参照）。

しかし、量子もつれにより、いかなる影響や情報も超光速で伝播することはできないことが現在ではよく理解されています。

実際には、エンタングルされた粒子のペアの一方を特定の量子状態に強制しようとすると、2 つの粒子間のエンタングルメントが破壊されます。つまり、エンタングルされたペアのもう一方の粒子は、この「強制」アクションによってまったく影響を受けず^{[疑わしい–議論する]}、その量子状態はランダムなままです。^{[疑わしい–議論する]}望ましい結果を量子測定にエンコードすることはできません。^[4]

技術的には、公理的な量子場理論の微視的因果律の公理は、その振る舞いが正統的な量子場理論によって記述できるいかなる現象を用いた超光速通信も不可能であることを意味する。^[5]この特殊なケースは無通信定理であり、これは空間的に離れた2人の観測者間で共有される複合システムの 量子もつれを用いた通信を防ぐ。

もしワームホールが実現可能であれば、通常の光速以下の通信手段をそこへ送信することで、時空の非局所領域を横断する超光速の伝送速度を効果的に達成できる。^{[6]現在の理論では、}宇宙船が通過できるほど大きなワームホールを開くには膨大なエネルギーや負の質量/負のエネルギーを持つエキゾチックな物質が必要であると示唆されていることを考えると、原子スケールのワームホールのみが構築可能であり、その用途は情報伝送のみに限定される可能性がある。ワームホール形成に関するいくつかの仮説では、ワームホールが「タイムホール」になることはないため、過去との通信を可能にするという追加の複雑さなしに超光速通信が可能になる。^[7]

ディラック通信機は、ジェームズ・ブリッシュの作品の多く、特に 1954 年の短編小説「ビープ」(後に「時間の五つ角」に拡張) に登場します。タイトルにほのめかされているように、アクティブなデバイスは、宇宙の時空で送信されたすべてのメッセージの合計を単一のパルスで受信し、多重分離によって過去、現在、未来に関する情報が得られました。

「超波」と「超波」という用語は、光より速い通信を表すために、多くの著者によって、しばしば互換的に使用されています。例には次のものがあります。

• EE スミスは、レンズマンシリーズで、エーテル層を伝搬し、武器、通信、その他の用途に使用できる波を「超波」という用語で表現しました。
• アイザック・アシモフの『ファウンデーション』シリーズでは、「ウルトラウェーブ」と「ハイパーウェーブ」は超光速通信媒体を表すために互換的に使用されています。ハイパーウェーブリレーも登場します。
• スタートレックの世界では、亜空間は光より速い通信（亜空間無線）と移動（ワープドライブ）を運びます。
• ジェームズ・ブリッシュの「Cities in Flight」シリーズは、位相速度という既知の現象を利用して情報を運ぶ超波通信を特集したもので、これは実際には不可能な特性です。光速を超える位相速度の限界が、後に彼がディラック通信機を開発するきっかけとなりました。
• ラリー・ニーヴンは、自身の小説『ノウン・スペース』シリーズの中で、光より速い通信方法を表す用語としてハイパーウェーブを使用しました。宇宙船を有限の超光速で動かすハイパードライブとは異なり、ハイパーウェーブは基本的に瞬時に通信します。
• リチャード・K・モーガンのタケシ・コヴァックスの小説では、遠く離れた惑星の人類植民地が、情報を「ほぼ瞬時に移動させるため、科学者たちはいまだにその用語について議論している」技術である超空間ニードルキャストを介して地球および互いに連絡を維持している。

その後の装置は、アーシュラ・K・ル＝グウィンが考案し、彼女の『ヘイニッシュ・サイクル』で広く使われた「アンシブル」である。ブリッシュの装置と同様に、この装置も瞬時の通信を可能にしたが、不便なビープ音は出なかった。

アンシブルはエリザベス・ムーンの『ヴァッタの戦争』シリーズでも主要なプロット要素であり、マクガフィンに近い存在である。ストーリーラインの大部分は、アンシブルを攻撃したり修理したりする様々な集団と、アンシブル技術を独占している企業ISC（インターステラコミュニケーションズ）の社内政治を中心に展開される。^[8]

アンシブルは、オースン・スコット・カードの『エンダーのゲーム』シリーズでも主な通信手段として使用されています。アンシブルには、エネルギーをベースとした人工ではない知覚力のある生物、アイウアが生息しており、アンシブル ネットワーク内に配置され、ジェーンという名前で呼ばれています。アンシブルは、地球を攻撃したエイリアン種族のバガーズが瞬時に通信できることに人類が気づき、同じことをしようとしたときに作られました。

• アーネスト・クラインの小説『アルマダ』では、エイリアンの侵略者は無制限の範囲で瞬時に「量子通信」できる技術を持っている。人間はエイリアンの技術を捕獲してその装置をリバースエンジニアリングする。^[9]
• ビデオゲーム「マスエフェクト」シリーズでは、宇宙船の通信室に設置された量子もつれ通信機を使用して瞬時の通信が可能です。
• アバターの世界では、もつれ合った粒子の状態を微妙に制御することで光速を超える通信が可能ですが、実用上は非常に遅く、コストもかかります。1時間あたり3ビットの情報の伝送速度と1ビットあたり7,500ドルのコストで、最も優先度の高いメッセージにのみ使用されます。^[10]
• チャールズ・ストロスの著書『シンギュラリティ・スカイ』と『アイアン・サンライズ』では、エンタングルされた粒子を使って瞬時の双方向通信を行う「因果チャネル」が使用されています。この技術には、エンタングルされた粒子が消耗品であること、光速を超える速度で移動するとエンタングルメントが破壊されるため、チャネルの一端を光速以下で移動する必要があるという欠点があります。このため、コストが高くなり、有用性がいくらか制限されます。
• 劉慈欣の小説『三体』では、エイリアンのトリソラランが太陽系侵略の準備をしているときに、アンシブル特性を持つ装置を使って地球上の協力者とリアルタイムで通信する。さらに、地球上では「ソフォン」と呼ばれるスパイ/妨害装置を使っており、侵入することで電子的に保存されたあらゆる種類の情報や視覚情報にアクセスし、電子機器とやりとりし、量子もつれを介して結果をトリソラランにリアルタイムで送信することができる。使用される技術は「11次元空間から2次元空間に展開され、プログラムされ、その後再び折り畳まれた単一の陽子」であり、そのためソフォンは人間には検知できない。

疑似科学に属するサイキックリンク^{[11] [12]}は、物理的原理によって説明できる、または説明できないものとして説明されてきたが、長距離にわたって瞬時に機能すると主張されている。

テレビシリーズ「スターゲイト」では、登場人物は「古代通信石」を使って自分の意識を別の人物や宇宙のどこかに転送することで、遠距離でも瞬時に通信することができます。これらの石がどのように機能するかは不明ですが、番組で説明されている技術は、通常、瞬間テレポーテーションのためのワームホール、光より速い移動、空間を歪める移動、そして時には量子多元宇宙に関するものです。

ロバート・A・ハインラインの『星たちの時間』では、双子のテレパシーが遠く離れた宇宙船との通信を維持するために使用されました。

ピーター・F・ハミルトンの『Void Trilogy』では、複数の身体を同時に占有する登場人物間の精神的なつながりが描かれています。

ブランドン・サンダーソンの『スカイワード』シリーズでは、登場人物は「サイトニクス」を使って、「どこでもない場所」と呼ばれる次元間の現実を介してメッセージを送信し、どんな距離でも瞬時に通信することができます。

同様の装置はフランク・ハーバート^[13]やフィリップ・プルマンなど他の多くの研究者の作品にも登場しており、プルマンはこれを磁石共鳴装置と呼んでいた^[14]。

アン・マキャフリーの『クリスタル・シンガー』シリーズは、惑星バリーブラン産の希少な「ブラック・クリスタル」で動く瞬間通信装置を前提としている。同じ鉱床から切り出されたブラック・クリスタルは、星間距離で隔てられても、瞬時に共鳴振動するように「調整」することができ、電話のような音声とデータの瞬時通信が可能になる。同様に、グレゴリー・キースの『エイジ・オブ・アンリーソン』シリーズでは、「エーテルシュライバー」が科学的な錬金術の助けを借りて、1つの「チャイム」の2つの半分を使って通信する。^[15]通信速度は重要であるが、同じ元のクリスタルの破片を持っている聞き手以外にはメッセージが聞こえないという事実も重要である。

スティーブン・R・ドナルドソンは、ギャップサイクルの中で、同様のシステムである共生結晶共鳴伝送を提案しました。これは明らかにアンシブル型の技術ですが、製造が非常に難しく、テキストメッセージに限定されています。

ジャック・ウィリアムソンの『With Folded Hands』（1947年）と『The Humanoids』（1949年）では、ロド磁気エネルギーによって星間空間を通じた即時通信と電力伝送が可能になると説明されている。

イヴァン・エフレーモフの 1957 年の小説『アンドロメダ星雲』では、情報と物質を瞬時に転送する装置が「双極数学」を使用して実現され、ゼロ場と反空間を通る反重力の影のベクトルの使用が探求され、これによってきょうだい座イプシロン星と接触することが可能になった。

エドモンド・ハミルトンの『星の王』 （1949年）では、光より速く移動するサブスペクトル光線と呼ばれる未知の電磁放射線の発見が描かれている。その中で最も速いのはマイナス42オクターブの光線で、銀河内の誰とでもリアルタイムのテレステレオ通信が可能になる。^[16]

コードウェイナー・スミスの「インストルメンタリティ」シリーズでは、惑星間および恒星間の通信は通常、惑星から惑星へと中継され、各段階では超光速で行われると推定されるが（少なくとも太陽系間では）、累積的な遅延が発生する。緊急の通信には「インスタントメッセージ」があり、これは事実上即時であるが非常に高価である。^[17]

ハワード・テイラーのウェブコミックシリーズ「シュロック・マーセナリー」では、超光速通信はハイパーネット（銀河規模のインターネット類似物）を介して行われます。ハイパーネットでは、通信とデータは従来の電磁信号を使用してナノスケールのワームホールを経由してルーティングされます。

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