ワープ

ワープ（ （ウォープ））は、空想科学小説及び映画など、サイエンス・フィクション(SF)を題材にしたドラマ等で使用される「超光速（FTL/Faster Than Light）航法」の俗称。なお「超光速（FTL/Faster Than Light）航法」という語句も全く同程度に俗称である。
概要.
小説やテレビドラマなどの物語において深宇宙を舞台とするSF冒険譚や戦記は珍しくないが、その際最も作家の頭を悩ませる項目のひとつが恒星間の移動手段である。
「星々を旅する」というテーマに対して現実の宇宙は絶望的に広大で、「地球から最も近い恒星プロキシマ・ケンタウリへの旅」であったとしてもおよそ4.2光年もの距離があるため移動するだけで数十～数百年を要し、物語が成立しない。そこで「ワープ」という架空の科学技術を設定し、「短時間で遠い星・別の世界へ行くことができたら」という仮定をもとに物語を組むのは必然的な手法である。人気が出たSFドラマでは厳密な設定が考察・追加されることが多く、そこから派生して物語展開の基軸ともなる場合もある。
「ワープ（warp/「歪める」の意）」という単語は「超光速推進航法」の名称として用いられるが、語源となる作品が異なる二通りの意味があるので項目を分けて説明する。
このため、ワープという言葉の指すFTL航法は形態・原理ともにSF作品によって大きく異なっている。
英語の発音としては「戦争」の「ウォー」と同じで、カタカナでは「ウォープ」とするのが近いが、日本では初期のSFで「ワープ」と書かれたうえ、『宇宙戦艦ヤマト』で一般にも広く「ワープ」で定着した。
英語圏では「超高速」の比喩として用いられている（オペレーション・ワープ・スピード）。
物理理論.
（この節の記述は超光速航法とも重なる）
力学や相対論において、実数や要素が実数であるベクトルで表される質量や速度を負にしたり、複素数にしたりすることによって、数式上は既存の物理理論と整合性を保ったまま、光速を越えることが可能であることが理論的には示される。もっとも「負の質量」や「複素数の速度」を持った物質（エキゾチック物質と総称される。具体的にはタキオンなどのこと）の存在を検証する方法は分かっていない。また単純に、光速を越えることを考えると因果律に反したことが起こるように見える。 アルクビエレ・ドライブは 負の質量によるアインシュタイン方程式の解の例である。
フィクションにおけるワープの分類.
（以下の記述は、いずれも学術的なものではない。また多くの作品における本来の設定からの「解釈」が含まれている）
時空間歪曲型.
『宇宙戦艦ヤマト』を語源とするタイプのワープで、極めて単純に言えば宇宙空間内のある点AからBへ移動する際に宇宙の「外」へ飛び出して空間的距離を無視して移動する方法を「ワープ」と呼んでいる。
この原理はしばしば、紙自体を折り曲げて紙の上に書かれた2点を近づけるという例えで説明される。つまり、紙という平面（2次元）での距離は変わらなくても、空間（3次元）内では接近している。ここで紙（宇宙）から飛び出せばずっと短い距離で到達できるというわけである。
『宇宙戦艦ヤマト』の場合、宇宙空間が初めから4次元的に“曲がっている”ことを利用して近道しているが、作品によっては紙を折り曲げるように宇宙空間そのものを歪曲（これがワープの語源である）させて現在位置と目的地を4次元的に近づけることになっているものもある。空間を折り曲げたり突き抜けたりする理論的根拠としては、アインシュタインの唱えた一般相対性理論や量子力学のトンネル効果などが作品中で言及されている。
このワープは出口となる場所にデブリがあった場合、宇宙船に致命的なダメージを与えてしまうために1回のジャンプに対し厳密な測定と計算が必要になるものの、目的地に到達するまでに要する時間が短く、このワープを繰り返すことでヤマトは148,000光年彼方の惑星イスカンダルまで半年程度で到達している。
なお、この種のアイディアにおいて空間の歪みを利用しない瞬間移動型のものを「リープ航法」「ジャンプ航法」（いずれも「跳躍航法」の意）、高次元空間（ハイパースペース）からショートカットするものを「ハイパー航法」と区別することもある。ジャンプ航法はロバート・A・ハインラインの（1953年）におけるHorst Transitionが初出であり、三次元空間の距離を無視するハイパー航法はジョン・W・キャンベルのIslands of Space（1931年）で最初にアイデアが小説化された。
『ドラえもん』においては、劇場版『のび太の宇宙開拓史』にてコーヤコーヤ星のロップルの宇宙船がこのタイプのワープで移動中に事故に遭い、宇宙船内のドアとのび太の部屋がつながるというストーリーであった。
亜空間推進型.
「スタートレック」シリーズにおける「ワープ」.
『スタートレック』シリーズのワープドライブは、宇宙空間を光速以上の速度で直線移動するFTL航法である。スタートレックシリーズ作中においては、ワープドライブ技術は、アメリカのモンタナ州でゼフレム・コクレーン博士により2063年に発明され、偶然それを目撃した異星人とファーストコンタクトが行われたという経緯が劇場版8作「ファーストコンタクト」にて描かれている。
最初のシリーズ『宇宙大作戦(TOS)』においては「光より速く移動する技術」「ワープ1、ワープ2と加速していく」というだけで詳しいSF設定はほぼなく、1987年開始の『新スタートレック(TNG)』以降に詳細なSF設定が構成された。なおワープ速度の単位として「ワープファクター（ワープ係数）」という単語が使われるが、作品世界の23世紀以前と24世紀以降では定義（設定）が異なるので別途説明する。
相対性理論によると、この宇宙空間においてあらゆる物体は光速を超えるスピードを出すことができない。もし加速を続けた場合、その物体の質量は速度が光速に近づくほど無限大に向かって増え続け、さらに光速度不変の法則により「時間の遅れ」といった奇妙な現象が発生してしまう。
そこで『スタートレック』劇中では「亜空間(Subspace)」という架空の”場”（電磁場のようなもの）を設定している。亜空間の場の内部では物質の質量は逆に小さくなり、相対性理論が通用しなくなるというものである。
亜空間(Subspace)は宇宙空間(Space)と表裏一体の関係であり、通常は亜空間が表に出ることはなく認知することができないものの、何らかの原因で「亜空間の場（亜空間フィールド）」が自然にも発生し存在する場合もある。さらに亜空間フィールドは亜空間コイル（ワープコイル）という装置にプラズマを注入することで人工的に発生させることができる。加えて亜空間フィールドを1コクレーンのパワーで非対称な泡状に展開すると内部の船はワープ1（光速と等倍速度）の速度で推進する。この「推進型に展開した亜空間フィールドバブル」を「ワープフィールド」と呼ぶ。ちなみに非推進型に展開したバブルは「ワープシェル」と呼ばれる(TNG177話「永遠への旅」)。
宇宙艦のワープナセル（内部にワープコイルが並べられた宇宙艦の翼）から発生したワープフィールドは艦を包み込み、その非対称な形の亜空間の泡は、進行方向に制御可能な微小人工ビッグクランチ（船体前方空間の収縮）、一方、後方でも制御可能な微小人工ビッグバン（船体後方空間の膨張）を発生させることで（川面後方に投石されたボトルシップの如く）推進力を得て光速を突破する。
なお、この際にワープフィールドが宇宙空間を歪ませ（warp/歪む）ながら推進するため「ワープドライブ」という名がついた。
『スタートレック』のワープ中の演出は非常にシンプルである。『宇宙大作戦』では通常速度でもワープ中でも宇宙艦の背景の宇宙空間に変化はない。1987年開始のテレビシリーズ『新スタートレック』から2001年開始の『』、さらにTNGの演出に忠実な『スタートレック：ローワーデッキ』では宇宙艦の周囲の宇宙塵や星が針状に変形して後方へ流れていく表現となっている。リブート版初代エンタープライズが登場する劇場版第11〜12作では超空間トンネルを通っているような演出となっているが、つづく第13作と2017年開始のテレビシリーズ『』、2020年開始の『スタートレック：ピカード』においては船体周囲の宇宙空間を歪ませながら高速移動する表現となっている。ただし『スタートレック：ピカード』最終話においてはTNGへのオマージュからワープ表現はTNG式に戻っている。
24世紀以降の作品における設定.
以下の設定は24世紀が舞台となっている『スタートレック』シリーズ（『新スタートレック』『』『』『スタートレック：ローワーデッキ』『スタートレック：ピカード』『スタートレック：プロディジー』）に適用されるものである。
ワープ係数は宇宙艦が張り出すワープフィールドの枚数によって、その速度が10/3乗ずつ加速していくことから用いられる。ただしワープフィールドは同時に9枚までしか張ることができず、ワープ10は「あらゆる場所に同時に存在する無限大の速度」として不可能領域となっている。強引にワープ10に達した場合、無限の速度を経験した者の肉体は異形の姿になってしまうことが判明している(VOY31話「限界速度ワープ10」)。
定義からワープスピードは、光速を、ワープフィールドの枚数（ワープ係数）をとすると、
で計算できる。
なおワープフィールドを多重に張れば張るほど艦のスピードは上がるが、同時にワープコア（ワープエンジン）の負担も指数関数的に増加していく。また係数の小数点以下の数字が大きくなればなるほど同様にエンジン負担は大きくなるため、ワープ1.9での航行よりワープ2での航行のほうがパワー消費は少ない。
24世紀後期でよく用いられる巡航ワープ速度は、惑星連邦艦で通常時にワープ5〜6程度、緊急時にワープ9といった運用がされる。最高速度に関しては、ジャン=リュック・ピカード艦長のU.S.S.エンタープライズNCC-1701-Dはワープ9.6の速度を12時間、惑星連邦最速船のひとつキャスリン・ジェインウェイ艦長のU.S.S.ヴォイジャーNCC-74656はワープ9.975の速度を12時間維持できる。
また『スタートレック』世界のワープは足が遅いことでも知られ、標準的な巡航速度のワープ6では速度を維持し続けたとしても1年間で392光年しか進むことはできない。50光年の距離の移動に要する時間は、フルインパルス（インパルスエンジン全開、即ち通常エンジン推力全開）で200年、ワープ6で47日、ワープ9でも12日の旅となる。この速度では、直径10万光年の銀河系（すなわち天の川銀河）を旅するどころか、8000光年四方の統治範囲を持つ惑星連邦内の移動にも不十分な速度である。そのため劇中ではワープを遥かに凌駕する速度を実現する夢の技術「トランスワープドライブ」の研究や実験がされる場面をよく目にするが、惑星連邦ではいまだ実現していない。
スタートレック第4のテレビシリーズ『』ではこの足が遅い設定を逆手に取り、U.S.S.ヴォイジャーNCC-74656が超常的なパワーで突如、地球から75000光年の彼方の銀河の反対側へ飛ばされ、地球まで70年以上かかる道のりを旅するというロードムービーストーリーとなっている。
23世紀までの作品における設定.
22世紀と23世紀を舞台にしているシリーズ（『』『』『宇宙大作戦』）のワープファクターは24世紀式と異なり、ワープスピードは係数の3乗ずつ増加していくというシンプルなものとなっている。これは「旧ワープファクター」と呼ばれており、この場合ワープ10を超える係数が登場する。
定義からワープスピードは、光速を、ワープ係数をとすると、
で計算できる。
カーク船長のU.S.S.エンタープライズNCC-1701はTOS69話「無人惑星の謎」で、エンジンのオーバーロードによる過加速で最終的にワープ14.1の速度に達したが、これは24世紀式だとおよそワープ9.7となり、USSヴォイジャーNCC-74656の最高速度ワープ9.975は旧ファクターではおよそワープ18ということになる。
並行宇宙型.
一時的に時空の異なる別の並行宇宙へ移動し、また元の宇宙空間へ戻るという物である。
『スタートレック：ディスカバリー』において、U.S.S.ディスカバリーNCC-1031は「活性マイセリウム胞子転移ドライブ」という実験的なトランスワープ技術を搭載する。これは天の川銀河全域に根を張る宇宙植物マイセリウムの胞子ネットワーク空間に一瞬船を沈ませて目的地へジャンプする技術で、ディスカバリーは数kmの至近域から数万光年の彼方まで距離を選ばず一瞬で移動ができる。しかしながら資材と設計図さえあればどこでも製作可能な通常のワープドライブ機関と比較して圧倒的に生産・搭載柔軟性に欠け、全艦隊に装備可能な技術とは言い難い。23世紀に実験的ながらも実用化させた技術であったが、ディスカバリーの消失とともにその存在を破棄される。
ワームホール型.
宇宙空間に存在する空間の虫食い穴「量子特異点」を利用することで、はるかに離れた場所に一瞬で移動する超光速移動。単純に言えばブラックホールに突入しホワイトホールから出るといったものである。ただしSF作品においては安定性など何らかの問題があるように描かれることが多い。
『スタートレック』シリーズにおいては、『新スタートレック』56話、『スタートレック：ヴォイジャー』47話にバーザン・ワームホールが登場するが、バーザン星付近の入り口は固定であるにも関わらず出口の場所は数万光年単位で一定せず、利用価値は見いだせなかった。デルタ宇宙域深部で同ワームホールの出口のひとつを発見したU.S.S.ヴォイジャーは惑星連邦への帰還に利用できないかと画策するものの失敗に終わった。
『スタートレック:ディープ・スペース・ナイン』では1話からベイジョー・ワームホールが登場する。主人公のベンジャミン・シスコ中佐指揮の宇宙ステーション「ディープ・スペース・ナイン/DS9」のごく近くに発見されたこのワームホールは、宇宙艦を惑星連邦領域のアルファ宇宙域から数万光年離れたガンマ宇宙域まで一瞬で移動させる力を持ち、しかも極めて安定している特別なワームホールであった。ワームホール近くに母星を構えるベイジョー人は古代からこのワームホールを「聖なる神殿」とし、その中に棲む超生命体の「預言者」を信仰して独自の宗教文化を確立している。ただしこのワームホールはその有用性から、ガンマ宇宙域の危険な種族ドミニオンの侵攻やアルファ宇宙域の好戦的種族カーデシア人らとの長い紛争を招くことになる。
『スタートレック:ヴォイジャー』においては、地球から75000光年彼方のデルタ宇宙域深部に漂流してしまったU.S.S.ヴォイジャーNCC-74656が、帰還を早めるために常にワームホールを探し続けた。VOY7話「ワームホールの崩壊」では地球の属する惑星連邦の隣国のロミュラン帝国に通じる直径30cmの微小サイズのワームホールを発見し、転送機での帰還を試みたが、そのワームホールの先は20年前の世界であることが発覚し利用はできなかった。95話「暗黒の汚染空間」では2000光年に渡って星がひとつもない暗黒領域内にて、その領域を一気に飛び越える「渦」を発見し、その利用に成功した。130話「遥か彼方からの声」では、地球の宇宙艦隊技術部のレジナルド・バークレー大尉が、定期的に巡回してくるパルサーにタキオンビームを照射することでマイクロワームホールを一時的に作り出し、それを利用して35000光年離れた位置にいるヴォイジャーへの定期的な通信手段を確立した。