光のつぶは「何もない空間」から湧いていた
なぜ、鏡で光のつぶを切ろうとすると、無限のつぶが湧き出してくるのか。そして、湧いたはずのつぶは、どこへ消えてしまったのか。
このなぞは、2つの問いに分けて考えると、わかりやすくなります。
1つは「そのつぶは、どこから来るのか」。
もう1つは「湧いたつぶは、どこにいるのか」です。
つぶは、どこから来るのか
まずは1つ目、「つぶはどこから来るのか」。
私たちは「真空＝何もない、空っぽの空間」だと思っています。光のつぶを切った向こう側にあるのも、てっきり、そんな何もない空間だと思います。
でも、量子の世界では、そうではないのです。
何もないはずの空間にも、目には見えない電磁場（電気と磁気がつくる場）の「ゆらぎ」が、絶えずさざめいています。
海面が、風がなくても完全には静止せず、つねに細かく波打っているようなものです。何もないように見えて、その水面の下では、いつも何かがうごめいている。
そして、このゆらぎがちょっと刺激されると、何もなかったはずの空間から、本物の光のつぶがポンと生まれることがあります。
鏡やシャッターのはたらきをすばやく切り替える、という行為が、まさにこの刺激になります。
鏡の効き目を急に変えるたびに、まわりの真空がかき混ぜられ、何もない空間から光のつぶが呼び出される——。
ブラウンスタイン氏は、これをこう表現しています。
鏡やシャッターを素早く変化させるたびに、真空をかき混ぜ、何もない空間から光のつぶを呼び出すことになる
もとの1個のつぶが、2個、3個と分裂したわけではありません。あくまで、鏡の効き目を切り替えるという行為が、まわりの真空から新しいつぶを呼び出しているのです。
「真空からつぶが湧くなんて、SFのような作り話では?」と思うかもしれません。
けれど、これは突飛な空想ではありません。
「動く鏡が真空からつぶを生み出す」という現象そのものは、動的カシミール効果という名前で知られていて、すでに本物の実験でも確認されている、れっきとした物理現象なのです。
実際、2011年にスウェーデンの研究チームが、鏡のかわりに特殊な電子回路を使い、その”鏡としての効き目”を、光速の数%にもなる猛烈な速さで電気的に切り替えたのです。
こうして、何もない真空から本物の光のつぶ（マイクロ波の光）を取り出すことに成功しています。
今回の研究は、その確かな土台の上に乗っています。
湧いたつぶは、どこにいるのか
さて、これで「つぶがどこから来るのか」は分かりました。
まわりの真空から呼び出されていたのです。
けれど、ここで新たななぞが浮かびます。
真空から湧いたはずの、無数のつぶ。
それなのに、先に見たように、切れ目の左右を調べても、つぶは1個と真空しか見当たりません。
湧いたはずのつぶたちは、いったいどこにいるのでしょうか。
答えは、切れ目のごく狭い区間——あの遷移領域——のなかです。
余分に現れた複雑さやエネルギーは、左右に散らばっていたのではありません。切れ目という、ごく狭い場所にだけ、ぎゅっと集中していたのです。
物理の言葉で言えば、こうなります。鏡の効き目を切り替えるという外からの操作を通じて、真空がもともと持っていたエネルギーが、本物の光のつぶのエネルギーへと姿を変え、その切れ目のあたりに蓄えられた——。
イメージとしては、広い部屋なのに、熱気がドアのところ一か所にだけこもっていて、部屋の左半分にも右半分にも、ほとんど伝わっていない感じです。
遠目には「左はがらんとしている、右もがらんとしている」と見えるものの、ドアのところに、むんとした熱気が渦巻いている状態です。
切れ目のまわりも、これと同じでした。
込み入った事情はその一点にぎゅっと集まっていて、左右の領域にまでは、はみ出していなかった。
だから左右を見れば、いつでも「1個」と「真空」に見えていたのです。
これで「どこから来て、どこにいる」のかは分かりました。
——でも、いちばん根っこのなぞが、まだ手つかずで残っています。
そもそも、なぜ「無限個」などという、とんでもない数になってしまうのでしょうか。1個や2個ではなく、無限個。これはいくらなんでも、多すぎます。
