ティプラーシリンダー

ティプラーシリンダーは、ティプラー タイム マシンとも呼ばれ、時間旅行の潜在的な手段であると理論づけられた仮説上の物体です。ただし、ティプラー シリンダーは、長さが無限であるか、負のエネルギーが存在する場合にのみ時間旅行を可能にすることが研究結果で示されています。

ティプラーシリンダーは、1936年にウィレム・ヤコブ・ファン・シュトックム^[1]と1924年にコルネル・ランチョス^{[2]によって一般相対性理論の方程式の解として発見されましたが、1974年に}フランク・ティプラー^[4]が分析するまで、閉じた時間的曲線^[3]を可能にするものとして認識されていませんでした。ティプラーは、1974年の論文「回転するシリンダーとグローバル因果律違反の可能性」^[5]で、軸を中心に回転する「十分に大きな回転シリンダー」を含む時空では、シリンダーがフレームドラッグ効果を生み出すはずであることを示しました。このフレームドラッグ効果は、シリンダーの近くにあるオブジェクトの光円錐が傾くように時空を歪ませ、光円錐の一部が時空図の時間軸に沿って後ろ向きになるようにします。したがって、適切な方向に十分に加速している宇宙船は、閉じた時間的曲線に沿って時間を逆方向に移動できます。^[4]

CTC は、物理的には時空として解釈されるロレンツ多様体において、人が過去に戻って自分の祖父を撃つ可能性があるなどの因果的異常の可能性と関連しているが、ノビコフの自己無撞着原理などの制約を使用すればパラドックスを回避できるかもしれない。CTC は、カー真空(回転するブラックホールをモデル化) やファン・シュトックム・ダスト(回転する無圧流体またはダストの円筒対称構成をモデル化) など、一般相対性理論におけるいくつかの重要な厳密解に現れる。

ティプラーシリンダーの実現可能性に対する反論は、スティーブン・ホーキングによって発見されました。ホーキングは、一般相対性理論によれば、弱エネルギー条件を満たす有限領域、つまり負のエネルギーを持つエキゾチック物質を含まない領域にタイムマシンを構築することは不可能であると主張しました。一方、ティプラーシリンダーには負のエネルギーは含まれていません。ティプラーの元の解決策は、数学的に分析しやすい無限長のシリンダーを伴うものでした。ティプラーは、回転速度が十分に速い場合、有限のシリンダーが閉じた時間的曲線を生成する可能性があることを示唆しましたが、^[6]これを証明しませんでした。しかし、ホーキングは、「どこでも正のエネルギー密度では不可能です。有限のタイムマシンを構築するには、負のエネルギーが必要であることを証明できます。」とコメントしています。^{[7]ホーキングの議論は、1992年の}クロノロジー保護予想に関する論文に登場します（ただし、この議論は、古典的な一般相対性理論では、閉じた時間的曲線を含む有限領域は、その領域で弱いエネルギー条件が違反されている場合にのみ作成できると予測されているのに対し、この予想では、閉じた時間的曲線は一般相対性理論に代わる将来の量子重力理論では不可能であると予測されているため、予想自体とは異なります）。この論文では、彼は「因果律違反が曲率特異点のない有限の時空領域に現れるケース」を検証し、「コンパクトに生成され、一般に不完全な 1 つ以上の閉じたヌル測地線を含むコーシー地平線が存在する。これらの閉じたヌル測地線を回る際のローレンツ ブーストと面積増加を測定する幾何学的量を定義できる。因果律違反が非コンパクトな初期表面から発生した場合、平均化された弱エネルギー条件はコーシー地平線上で違反している必要がある」ことを証明している。^[8]

• Steins;Gate は、タイムトラベルとジョン・タイターをテーマにしたティプラーシリンダーを扱ったビジュアルノベルです。
• ジョン・デシャンシーの「スターリガー」シリーズは、垂直に整列したティプラーシリンダー（カー・ティプラー天体と呼ばれる）を使用して、銀河間高速道路に沿った時空のゲートウェイを作成します。
• ラリー・ニーヴンの短編小説「回転する円筒と全体的因果律違反の可能性」は、ティプラーの論文からタイトルを借用している。^[9]
• ポール・アンダーソンは小説『アバター』にこの物語を登場させている。^[10]
• ヴァーナー・ヴィンジの小説『Marooned in Realtime』 (ただし、この物体は裸のブラックホールとして描写されている)。^[11]
• クリス・ストラウブの漫画『スタースリップ』には、芸術作品として作られたティプラーシリンダーが登場し、これもまたタイムトラベルを引き起こします。^[12]
• イアン・ダグラスは、 『スター・キャリア』シリーズの第 3 巻『シンギュラリティ』の中で、起源不明のエイリアンによって作成されたティプラー シリンダーを取り上げています。
• Star Trek Onlineでは、同じ名前の装置を使用して、プレイヤーが局所的なフィールド内で時間を数秒（最大7〜13秒）戻すことができる。 ^[13]（13秒間の時間の逆転という特異性と、ベリリウムコアを備えた装置は、SFコメディー「ギャラクシークエスト」への言及である。）
• ウィリアム・H・キースは、小説『ウォーストライダー』シリーズの中で、長さと幅の比率が 512 のティプラー シリンダーを使用して、天の川銀河の中心核への往復を可能にしています。
• テリー・プラチェットの『ディスクワールド』シリーズでは、歴史僧侶が使用する「先延ばし屋」はティプラーシリンダーの一種であると考えられています。
• ティプラーシリンダーは、チャック・グロサートの物語「The Phoenix Descent」の中で、プロット装置として使用されています。
• ウェブシリーズ「Ask Weathersby」^[14]の第9話では、ティプラーシリンダーについて触れられ、タイムトラベルについて議論されている。^[15]
• アメリカのテレビシリーズ『タイムレス』の第 2.11 話「クリスマスの奇跡」では、アップグレードされたタイムマシンにティプラー シリンダーが追加されたことが言及されています。
• シーズン 2 のエピソード 14「Gabby Duran & the Unsittables - Zeke to the Future」では、ティプラーの無限シリンダーがタイムトラベル装置として使用できる可能性があると言及されています。
• SCP-2540: 共同フィクション執筆ウェブサイト、 SCP Foundation (Wikidot サイト)のエントリ。通常のキーライム ( Citrus aurantiifolia ) として認識される 4D ティプラーのシリンダーを理解しようとする財団研究者の努力について説明しています。
• アラン・ベッカーのアニメーション「Animation vs. Physics」では、タイムトラベルの方法としてティプラーシリンダーが紹介されています。

注記

文献