東北大助教、堀田氏(QEnergyTeleport)のツイート

@QEnergyTeleport

現代物理学のエネルギー保存則の理解は、すごく進んでいる。まず世界が静的だと（もしくは静的とみなせる時間スケールでの実験だと）、いつ（何時何分何秒に）自分の実験を始めても、同じ結果を得る。これは時間推進対称性と呼ばれる。

@QEnergyTeleport

時間推進対称性をもつ物理系では「考え得る全ての物理的存在を考えたときの」全エネルギー保存則は、原理ではなく、「定理として導出」される。ここでポイントは物体のみならず、電磁場や重力場も含めて、全ての物理的存在を考えて、そのエネルギーの和をとることが重要。

@QEnergyTeleport

未知の物質を忘れると、エネルギーは保存していないように見える。昔原子核崩壊（β崩壊）でエネルギーが保存しないように見えたのは、当時は未知だったニュートリノがエネルギーを持ち出していたため。ニュートリノを含めるとエネルギーは保存している。

@QEnergyTeleport

（というか、パウリはエネルギー保存則が常に成り立つことを確信していたために、ニュートリノという粒子の存在に気付き、嫌々ながら新粒子を増やした。）

@QEnergyTeleport

一般相対論になると、物質のエネルギーの概念はエネルギー運動量テンソルというもので記述される。一方重力場のエネルギーの概念はそう簡単ではない。（重力場＝時空そのもの、つまりエネルギーの共役変数の時間が、ある意味、"物理量化"されるため）

@QEnergyTeleport

しかし宇宙が風船のように閉じた形ならば、簡単に「全体の物質エネルギー＋重力エネルギー＝０」という式が、正準形式のゲージ理論の対称性の議論から出てくる。つまり宇宙全体のエネルギーは保存して、「常に０！」である。

@QEnergyTeleport

０で保存するのはいいが、重力は引力なのでポテンシャルエネルギーは際限なくマイナスになれる。そうすると一般相対論においてブラックホールのなどの天体を考えると、どこかに限りなくマイナスのエネルギーを作ることによって、プラスのエネルギーを使うことができるかも、と考えるのは自然な問い。

@QEnergyTeleport

しかし我々周辺の宇宙空間の状況を示す、漸近的に平坦（空間無限遠方が平な普通の時空）のもと、ブラックホールなどの一般相対論的物体まで含めても、実際にはエネルギーに下限があることが、数学者によって示されている。

@QEnergyTeleport

このため重力崩壊でもブラックホールができてしまえば、その外の世界では不安性は存在しなくなる。エネルギーがとりえる値に下限があるという意味は、際限なくマイナスのエネルギーの固まりを作りつつ、プラスの無限のエネルギーを自分達が使い続けることは、一般相対論でも無理ということ。

@QEnergyTeleport

「放射能物質と同じで」、もしエネルギーが勝手に減ったり、増えたりしているように見えたら、その行き先で忘れたところがないか、検討するのが重要。必ず、そのような場所はあるはずで、そこのエネルギーを計算して、エネルギー和に加えると、全エネルギーは保存しているはず。