ブラジルのFederal University of ABCで物理学者を務めるNíckolas de Aguiar Alvesは、大学院生の頃に視聴した*Star Trek: The Next Generation*の「The Battle」というエピソードに登場する「ピカード・マヌーバ」を物理計算によって分析した。エピソードでは、ピカード艦長が攻撃を受けているStargazerを光速より速く移動させ、敵艦の近くで突然停止させて砲撃する。RikerがStarfleetの教科書で言及されていると語ったこのマヌーバは、敵艦にStargazerの2つの像を見せ、誤った標的に砲撃させることを狙ったものだと考えられている。
Alvesは、数年後、光の進む速度がより遅い環境における粒子の問題を解いていた際に描いた図が、この場面を思い出させたのだと気づいた。計算によると、船が一定の超光速で進む場合は2つの像が生じる可能性があるが、Stargazerが加速した後に停止するため、敵艦には3つの像が見えることになる。細部は正確ではないものの、このエピソードは基本的な物理学の考え方をかなり正しく反映していると述べた。
光速を超える宇宙旅行は想定されていない。しかし、水のような物質中では光の進む速度が遅くなるため、この種の計算を物理学に応用できる。粒子が水中での光速を超えると、原子炉で見られる青い光であるチェレンコフ放射を生じる。
Alvesが本来関心を寄せていたのは、波が粒子の運動に永続的な変化を残すことと定義される「memory effect」だった。この効果は当初、重力波について提唱されたが、電磁波でも見られると予想されている。Niels Bohr Instituteの物理学者は、この効果は水のような環境でより顕著になる可能性があると主張した。
なぜ重要なのか
この研究は、SFに登場するマヌーバを実証するというよりも、観測される像の数が運動の速度だけでなく、加速と停止の段階にも左右されることを示す相対性理論の一例を提示している。光速を超える宇宙旅行は現実的とはみなされていないものの、物質中では光の速度が遅くなるため、同じ数学的枠組みを粒子の運動と関連づけることができる。チェレンコフ放射がこの関連性の観測可能な対応例となる一方、研究の焦点である「memory effect」は、波が粒子に永続的な変化を残すかどうかという問いを電磁場へと広げている。こうしてこのテーマは、テレビの場面の物理的な整合性を超え、水のような環境でより顕著になる可能性があると主張されている電磁的な「memory effect」をどのように研究できるのかという、明確な研究課題へとつながっている。