「超ひも理論」を簡単に言うと

Posted by moonrainbow on 14.2009 宇宙物理学   5 comments   0 trackback
     「超ひも理論」
は英語でいうとスーパー・ストリング・セオリー。もとは「ひも理論」といって、1970年に提唱されました。宇宙にあるすべての物質を作る最小の単位は、素粒子という「粒」であると考えられてきました。しかし、どうも「粒」ではなくてさらに小さな「ひも状のもの」として考えなおしたほうがよいのではないか、というアイディアが世界中の複数の研究者からほぼ同時期に提唱されました。昨年ノーベル物理学賞を受賞した、アメリカ・シカゴ大学の南部陽一郎さんもその中のひとりで、ひも(ストリング)の名付け親ともいえるのだそうです。

 「ストリング」を身近な「ひも」という言葉に訳したことにより、不思議と親しみやすい雰囲気を持った「ひも理論」。実際には、振動するひもという意味で「弦」と訳して、「弦理論」という方が実態に近いようです。では、この振動するひもとは、いったい何物なのでしょう?
例えばギターの弦の真ん中(12フレット)に、ごく軽く触れて別の指で弦を強くはじくと、本来の音より1オクターブ高い音がします。こういう奏法をギターを弾く人たちの間では「ハーモニクス」といいます。指で軽く触れた中央は振動の振れ幅が0になります。ここを振動の「節」といいます。そして、弦の長さの両側1/4あたりは振れ幅が最大になります。ここを振動の「腹」といいます。

 物質の最小の単位が振動するひも(弦)であるというのは、ギターの「ハーモニクス」に似ています。、ひとつの弦が持っているさまざまな振動の仕方(「節」と「腹」のようす)が、それぞれ別の粒子を表しているというような考え方です。さらに、超ひも理論のひもでは、ギターのようにぴんと張った弦のほかに、輪になった弦も考えられています。輪がつながった状態のトライアングルをはじいて、それが振動しているようなイメージです。その、それぞれの振動が、それぞれ異なった種類の粒子を表していると考えられるのです。

 このように「私たちの周りに存在するすべての物質や宇宙を作っている要素は、粒ではなく振動するひもである」とされる超ひも理論では、今まで私たちが教科書で学んできた科学の常識を覆してしまいます。まだ、この理論は実証されたわけではありませんが、この未完成の理論がもし正しいとすれば、以下の2つの可能性が高まるようです。
・時間、空間、物質、力のすべての成り立ちがひとつの理論で説明できる。
・この宇宙は10次元以上である。


 4次元宇宙は、空間の3次元(縦、横、高さ)に時間をプラスしたものでしたが、私たちの常識をはるかに超えてしまうような「10次元以上の世界」をも、超ひも理論は予言しているのです。10次元の空間が私たちに見えなくても心配はいりません。たとえば、1枚の紙は2次元ですが、ストローのように細く巻いて遠くから見れば、1次元の存在である「線」そっくりに見えます。私たちが見ている空間も、10次元のうちの6次元ぶんがとても小さく巻き込まれているため、私たちには、時間を含めても4次元に思えるわけです。
 これまで、コペルニクス、ニュートン、アインシュタイン、ホーキングらおなじみの科学者が切り開いてきた宇宙の概念は、理論物理学の上に成り立っているともいえます。理論物理学者が目指すのは、たったひとつの基本原理から、宇宙でおきるすべての現象を説明することで、超ひも理論には大きな期待が寄せられています。

 理論物理学者たちは、「いつ、どうやって研究をしているのですか?」と、よく聞かれるそうです。「研究内容については、いつも頭の中で考えています。紙と鉛筆さえあれば、どこでも研究できます。」と、答える方もいます。喫茶店のテーブルに置いてある紙ナプキンに計算していて、店員さんに「こっちを使ってください」と、ノートを渡された――なんていうエピソードもあるそうです。

 天文学や宇宙の研究では、望遠鏡で星空を眺めるだけではわからないことがほとんどです。「理論上のモデルと実際の観測結果のかけ橋となるような、枠組みを作りたい」という研究者たちの思いも、宇宙のなぞを少しずつ解き明かして、普遍的な理解へと導くための大きな力となっていくのです。

 数学や物理の理論研究と、様々な観測が連携して、今後も多くのなぞが解明されていくことでしょう。私を含めて物理が苦手な大多数の人々にとっては、昨年のノーベル物理学賞の内容を理解することは難しいです。しかし、その研究の先には、今後は「宇宙は10次元以上」が常識となってしまうような、アインシュタインもびっくりの大発見が待っているのかもしれません。
(中川律子、科学コミュニケーター・ライター)
(協力・高梨宇宙氏/渡邊昇氏/国立天文台 科学文化形成ユニット)

記事は(2009年3月9日 読売新聞)による

弦の張力と振動数を計算してみました。10の49乗(dyne)と1.6×10の42乗(Hz)になりました。この値信用できますか?

また宇宙は1本の超弦から始まったと考えてよいでしょうか? これが本当なら人間の場合と同じですね。
2015.11.22 12:43 | URL | 鈴木行次 #f9vuFaNg [edit]
このコメントは管理人のみ閲覧できます
2015.11.23 13:10 | | # [edit]
現在の宇宙は膨張宇宙ですが、私も新しい宇宙モデルを考えました。それは球状の有限の大きさの4次元膨張宇宙です。その宇宙は誕生以来光速で膨張を続け現在に至っています。この宇宙の半径をrとするとr=ct(cは光速、tは時間)の関係があります。
この宇宙の誕生の時の大きさを求めるとき式のtに0を代入するわけにはいけません。不確定性原理に違反するからです。そこでプランク時間を代入します。すると宇宙の誕生時の大きさはプランクの大きさになります。この大きさは信じられないくらい小さいですね。
次にハッブル定数hを計算してみました。約72(㎞/秒MPC)になりました。
我々の宇宙は3次元空間ですからこのモデル宇宙の一番外側にあるわけです。
2015.11.26 13:39 | URL | 鈴木行次 #f9vuFaNg [edit]
鈴木行次です。すみません。重複投稿をしてしまいました。
2015.11.26 15:05 | URL | 鈴木行次 #f9vuFaNg [edit]
天の川の中心に大きなタイムトンネルがあるという予想があるそうですが、以前に八ツブルの法則から私の作った式を検討していると、どうしても宇宙はホワイトホールから誕生したと考えざるを得なくなりました。その式の時間が反転している部分がワームホールで時間0の部分がホワイトホールです。ワームホールの時間的長さが無限大になっているのでどのように解釈したらいいのか困っています。
2015.11.27 10:53 | URL | 鈴木行次 #f9vuFaNg [edit]

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