DS930810のブログ

筆者は自然や自然現象に関心が相当あるので自然に関する記事(天文, 地理, 生物)を書いていきたいと思います。かつては1日2記事を適当な時間に投稿していましたが今のところは午後6時に1記事投稿する形にしています。

スモールライトの原理について 三次元方向だと不可能だが...

 今回はスモールライトについて書いて行きたいと思う。

 

目次

1. 大きさを単純に縮める

1.1 質量の問題

 スモールライトで照らすと大きさが縮むこととなり、それに伴い質量も軽くなるようにも見えるが実は質量が軽くなると非常に大変なこととなる。質量は物体が有する固有の値であり、大雑把に言うと陽子や中性子、電子などの物体が持っており、当然これらの物体が多く集まると質量は大きくなる。

 つまり、質量の大きさは含まれている陽子や中性子などの数に比例しており、同密度で形状も一致するならば体積が半分になると質量も当然半分となり、体積が倍になると質量も当然倍になる。

 そして、スモールライトを照射した後は大きさが小さくなる、つまり体積も小さくなるわけだが質量のほうはあまり考慮されておらず、もし質量が小さくなった場合、または質量が変わらない場合の二通りについてこれから考察していきたいと思う。

1.2 質量が小さくなった場合

 スモールライトで質量が小さくなった場合は当然含まれている陽子数や中性子数、大きく見て原子数が減少するわけではあるがこのような場合だと当然原子を照射した物体から放出しなければならなくなる。このような場合だと照射した物体に含まれる原子がその物体から出ることとなり、鉄や塩化ナトリウムの場合であると高熱にすることにより物体を蒸発させ、固体である部分を単純に少なくすれば良いわけではあるがそのためには莫大な熱エネルギーが必要となる。

 そして、更に複雑な形状の物体ともなるとこのように形状を制御することは難しくなるうえに生物ともなるとこのように高温の光線を当てたりすると即死することは間違いなく、非常に安全面に問題が生じることとなる。

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 このような状況となるがこのためには莫大なエネルギーが必要となり、生物に当てると間違いなく即死する。

 まあ、この辺は未来の技術があるので目をつぶっていることができても問題はこれだけではない。それは一度小さくした物体を元に戻すということであり、元に戻すということは周りから原子をかき集めることとなるが空気中の大気の割合は窒素:78%, 酸素:21%, アルゴン:1%弱, 二酸化炭素:0.04%となっており、これらの大気組成に他の大気が含まれる形となる。

 けれども照射した物体が鉄であろうと生物であろうと元に戻すためにはその物体と同じ元素が必要となり、当然大気中には鉄など含まれてはおらず、炭素の場合は二酸化炭素中に含まれている程度である。そのため、大気中の物体からは元に戻すことはできず、元に戻すためには大気中の気体の成分を変換させなければならない。

 原子を他の原子に変えるためには核融合反応が考えられるが核融合反応は恒星の中心部で起こるように超高温超高圧が必要であり、太陽程度の恒星では水素→ヘリウムの変換しか起きない。そして、更に太陽が高齢化するとヘリウム→炭素核融合が発生し、炭素を形成することができるがこれはあくまで「ヘリウム」から炭素を生成しているだけであり、窒素から作っているわけでは無い。

 また、恒星の核融合反応ではどんなに高温, 高圧になったとしても鉄よりも重い元素を生成することはできず、それ以上の元素ともなると超新星爆発で無理やり作らなければならないが当然このような現象を起こすにはとてつもないエネルギーが必要となる。

 そのため、スモールライトでこのことを実現することはとても不可能であり、実現が可能であったとしても莫大なエネルギーが発生することとなり、町はおろか地球規模での大災害になる危険性もある上に更に生成した原子を正確に照射した物体につなげる必要がある。

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 このようにすれば元に戻すことは一応可能であるがエネルギー的に致命的な問題がある。このため、質量を小さくするにはリスクが非常に大きくなり、場合によっては地球崩壊の危険性も出てくるほどである。

1.3 質量が保たれる場合

 今度は質量が保たれる場合について書いて行きたいと思う。質量が保たれるということは体積が小さくなっても質量はそのままであるということを意味しており、そのような状況が起こると密度は当然大きくなる。

 例えば密度が2.7 g/㎤のアルミニウムを大きさ的に10分の1に縮めると体積が1000分の1となるので密度は当然1000倍となり、2700 g/㎤もの大きさとなる。この密度は太陽の中心核の密度よりも大きく、これほど密度の高い物体は常圧では存在しておらず、もし存在したならば明らかに悪影響が出そうである。

 そして、これは無生物であるアルミニウムに照射したものであるが生物に照射すると外側から超高圧で潰されることとなり、最終的には内臓破裂などが原因で死亡することとなるので質量が減少する場合と同じく、生物が生きることは不可能であると考えられる。まあ、内臓の密度を上げれば良さそうだがこのようなことをすると水よりも圧倒的に密度が大きくなり、結果として水の中に入ると凄まじい勢いで沈んでいることとなり、更にこれ以外にもあらゆる問題が発生することとなり、結果として生きていくことは不可能となる。

 ここまでが物体に照射した時の悪影響について書いたがこれはあくまで過程であり、現実では物体を縮めることなどとてもできそうにないと思われがちであるが実はできるのである。その理由は物体は主に原子によって成り立っており、更にこの原子は原子核と電子によって構成されている。

 実は原子と原子核の間の距離は非常に離れており、例えるならが一円玉と東京ドーム並みの差があり、原子の大きさはここでは東京ドームの大きさに相当する。

 つまり、原子の大きさを縮めるということは電子と原子核の距離を縮めることとなり、このようにすれば実際に大きさは縮まると考えられるが原子核と電子にはクーロン力と言う力がかかっており、この力は距離の二乗に反比例するので距離が短くなるとクーロン力は強くなる。クーロン力が強くなると電子がより速い速度で原子核の周囲を周回しなければならなくなり、やがてその速度が光速を超えるとそれ以上速く周回することが出来なくなり、電子は原子核に衝突することとなる。

 このようになると原子核の陽子が中性子化し、最終的には中性子星と同じように中性子の塊となる。

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 そして更に縮まるとシュワルツシルト半径よりも小さくなり、ブラックホール化することとなる。 

2. 四次元方向に沈み込む

 ここまで書いた仮定ではどちらもありえない状況となるために今度は別の仮定について考えていきたいと思う。先ほどの仮定の場合だと三次元方向だけに考えており、四次元方向には考えていなかったので四次元方向に考えていきたいと思う。

 ここで四次元体について考える前に二次元体について書いて行きたいと思う。

 二次元体(ここでは布)を柔らかい所に置き、上から重りを加えると若干下方向に沈み込み、二次元方向だけから見ると大きさが縮んでいるように見える。そして、その時二次元体は三次元方向に歪んでいるだけであり、実際には大きさ自体は縮んでいない上に原子の量も減少していない。

 けれども一次元多い方向に縮んでいるために二次元の世界からは三次元の方向を認識することはできず、一見物体の大きさが小さくなっているようにも見える。その後、更に重りの重さを大きくするとどんどん沈み込むようになり、二次元方向から見ると更に小さくなっているように見え、質量を無限大にするとやがて無限に二次元体は沈み込むこととなり、物体の大きさはゼロのように見える。

 このように一次元大きい方向に落とすと元の次元からは大きさが小さくなっているように観測され、これは三次元を四次元に落とした時も同じような状況になると考えられる。そのため、スモールライトは三次元体を四次元方向に落としていると考えられ、もしこのような状況であると質量を小さくする必要も無く、また密度を大きくする必要もなくなる。

 また、スモールライトを当て続けると大きさがより小さくなっていくがその理由は四次元方向により落とされているからであり、当て続けるとやがては四次元方向に落ちていくことになると考えられる。

 以上のことよりスモールライトは対象を四次元方向に落とす作用を持っている道具であり、当て続けるとやがて四次元方向に沈み続けることとなるためスモールライトを使い際にはこの点に注意しなければならない。

 反対にスモールライトの逆作用は四次元方向の大きさを小さくすることであり、元の大きさに戻すということは四次元方向の沈み込みを元の状況に戻すということとなる。

 以上、スモールライトの原理についてでした。