【宇宙物理】空間はなぜ三次元なのか? 初期宇宙での「フラックス・チューブ理論」から考察 

1野良ハムスター ★ 2017/11/01(水) 12:36:11.08ID:CAP_USER
英・米・独・ポルトガルなどの国際研究チームは、宇宙誕生後に起きた宇宙の急膨張(インフレーション)のエネルギー源を、ひも状のグルーオン場「フラックス・チューブ」によって説明できるとする説を発表した。空間が三次元であることの必然性も同理論から導かれるとする。

研究には、英エディンバラ大学、米国のチャップマン大学、ヴァンダービルト大学、独ドルトムント工科大学、ポルトガルのアベイロ大学などが参加。研究論文は、「The European Physical Journal C」に掲載された。

グルーオンは強い相互作用(クォークおよびグルーオンの間に働く力)を媒介する素粒子である。原子核を構成する陽子や中性子などの粒子は、強い相互作用で結びついたクォークによってつくられる。このとき、クォーク間でグルーオンが交換されることによって、強い相互作用が媒介されると考えられている。

これは粒子間の電磁相互作用が光子の交換によって媒介されることと似ているが、光子が電荷をもたないため光子同士の間に電磁相互作用が働かないのに対して、強い相互作用の場合には力の媒介粒子であるグルーオン自体が量子色力学(QCD)でいうところの色荷をもっているため、グルーオン同士にも強い相互作用が働く。

グルーオン間の相互作用によって形成されるひも状の場は「フラックス・チューブ」と呼ばれている。陽子や中性子などのハドロン粒子から、クォークやグルーオンなどの素粒子を単独で取り出すことはできていないが、これはクォーク同士を引き離そうとすると長距離でのフラックス・チューブのエネルギーが強くなり、クォークをハドロン粒子内に閉じ込めてしまうためであると説明される。

一方、宇宙誕生直後や、加速器内での重イオン衝突実験などでつくりだされる高温高密度状態では、陽子や中性子にクォークやグルーオンが閉じ込められずに自由に動き出すクォーク・グルーオン・プラズマ(QGP)の状態が実現すると考えられている。実際に、2005年には米ブルックヘブン国立研究所の相対論的重イオン衝突型加速器(RHIC)における実験でQGP状態が再現されたと報告されている。

今回の研究では、宇宙初期における高エネルギーでのQGP状態でフラックス・チューブに何が起こるかが検討された。それによると、このような高エネルギー状態においてクォークと反クォークのペアが大量に生成消滅することによって、無数のフラックス・チューブが形成されると考えられるという。

通常、クォーク・反クォーク対が接触するとフラックス・チューブは消滅してしまうが、これには例外もあり、ひも状のフラックス・チューブが結び目を形成するような場合にはチューブが安定して存在できるようになり、素粒子よりも長く存続するようになる。

たとえば、ある素粒子の軌跡が止め結び(オーバーハンドノット)の形を描いたとすると、それに対応したフラックス・チューブは三つ葉結びの形になる。この状態で結び目をつくったフラックス・チューブは、チューブによって結びついていたもとの素粒子のペアが消滅した後にも残るという。また、複数のフラックス・チューブが連結した場合にも、安定したフラックス・チューブの結び目が形成される。

このような過程を経て、初期宇宙の高エネルギー状態では宇宙全体にフラックス・チューブの固い結び目のネットワークが充満していったと研究チームは考えている。そして、このネットワークがどの程度のエネルギーをもつことになるか計算したところ、誕生直後の宇宙の急激な膨張(インフレーション)が起こるのに必要なだけのエネルギーを供給できることがわかったとする。

一度はじまったインフレーションが急に終わってしまった理由も、フラックス・チューブ理論から上手く説明できると研究チームは主張している。宇宙が急速に膨張していく過程でフラックス・チューブのネットワークが崩壊して分解していくため、宇宙がそれ以上インフレーションを続けるためのエネルギー源が失われるのだという。

フラックス・チューブのネットワークが分解すると、原子以下の粒子と放射線で宇宙が満たされることになり、これがその後の宇宙の進化のもとになったと考えられる。

>>2につづく)

http://n.mynv.jp/news/2017/10/31/030/images/001l.jpg
http://n.mynv.jp/news/2017/10/31/030/images/002l.jpg
http://news.mynavi.jp/news/2017/10/31/030/

76名無しのひみつ2017/11/03(金) 21:22:59.90ID:+DYr6zRp
>>1
人間がそう感じているだけであって、本当に三次元だけなのかは分からない。

77名無しのひみつ2017/11/03(金) 23:00:41.96ID:qI6aaUpn
チューブはないな
動いている電車の中で三次元を語ったり、ジャンプして距離ゼロとか表現しているようなもの
移動ゼロで重力ゼロの状態で観測しないと、世界が三次元かどうかなんてわからん気がするがな

78名無しのひみつ2017/11/04(土) 01:19:27.69ID:R9n7yFtW
>>77
観測出来ないってことは相互作用を起こさないってことでもあるわけで
俺らは相互作用を起こすものを間接的に観測してるんだから、必然的に3次元で安定する物質しか観測出来ないでしょ
3次元を直接観測するには4次元人にならなきゃ

79名無しのひみつ2017/11/04(土) 02:09:10.27ID:Ryyh40RH
>>76

三次元の意味がわかっていない。たまには勉強しなさい。

80名無しのひみつ2017/11/04(土) 02:23:37.70ID:ndiHJwxO
>>34
ありきたりだが警察は事前には動かない。
今じゃどこの家庭もSECOMが当たり前の時代なんだから
襲われるのが嫌なら隣にボディーガードを付けとけばいいんだよ。
格安ボディガードのガードドッグなんか時給2500円で付いてくれるから相手が確実に来るときに付けとくだけでもかなりの抑止効果になるよ。

81名無しのひみつ2017/11/04(土) 02:45:57.90ID:YyCZB08S
>>75
計算が成り立つ条件を次元数で調整したりしてきただけで、実際には何もわかっちゃいなかった、だけなような。

82名無しのひみつ2017/11/06(月) 15:22:55.02ID:1WniIOtw
リサ・ランドール博士の宇宙論と矛盾してるように思うのだが

83名無しのひみつ2017/11/11(土) 23:35:00.73ID:jBQPRGYZ
普通は空間が3次元で時間が1次元だが、
たとえば、時間が2次元のような時空間が
あってはならない理由のようなものはある?

84名無しのひみつ2017/11/11(土) 23:46:34.38ID:iwa++T13
>>83
ないです

85名無しのひみつ2017/11/11(土) 23:58:43.76ID:iwa++T13
>>83
空間の次元数は基本的に上限は無く、ただ単に物理的な自由度が定義(表現)されるだけです
人間は3次元しか自由度を認識できないために3次元空間に束縛されます。
しかし3次元の空間のほかに2次元の時間軸に自由度を持つことが可能な現象があれば、問題なく存在できるし運動方程式も書けます

86名無しのひみつ2017/11/12(日) 03:04:57.16ID:/2iZG9OA
テフロン加工が四次元構造を持つために、より多くのすき間を持つことが出来て、汚れにくい、って話は有名

87名無しのひみつ2017/11/12(日) 09:50:25.29ID:xiHYxSau
>>83
空間4次元(四元数)、時間2次元(複素数)にすると数学的に閉じて落ち着くから
四元数+複素数で記述する考え方だって問題ないと思う

88名無しのひみつ2017/11/13(月) 01:49:37.33ID:WfwvPNfA
>>83〜86
何を言ってるのかサッパリ分からん

89名無しのひみつ2017/11/13(月) 06:20:23.08ID:qJdLoUsE
2次元嫁はすごいってこと?

90名無しのひみつ2017/11/13(月) 06:41:12.84ID:y3lpvIqY
何も考えてなさそうなスレがたまに入り込んでて萎える
こんなに面白い話なのに

91名無しのひみつ2017/11/13(月) 06:49:19.08ID:rKMJyq5i
遥かに危険なスレ

92名無しのひみつ2017/11/13(月) 06:57:27.82ID:rKMJyq5i
6次元の宇宙では地球が別の所にある

93名無しのひみつ2017/11/13(月) 07:25:12.42ID:SGcQd1AR
次元大好き

94名無しのひみつ2017/11/13(月) 07:29:49.75ID:y3lpvIqY
例えば、今自分らがこの世界を感じることが出来ているという事は、三次元+時間軸の四次元を認識できていると言うこと
それはつまるところ、我々の意識体が五次元以上の存在であるという事になる
そんな我々を創り出している存在は、もっと上の次元ということでもある
それでも、やっぱりこの世界は仮想空間でしかないのだけどね

霊体が物質の干渉を受けないのは、肉体を持たないという理由のほかに次元の違いがあるため
さらに言えば、時間軸すら意識の中で移動が可能なため、容姿や年齢が意のままとなる

四次元の空間が存在し得るためには、最低でも11次元以上の次元が存在していなければならない
それは我々には認識ができないため、計算上でしか確認できない

95名無しのひみつ2017/11/13(月) 07:31:44.86ID:D+Ky2Zsx
お前らが自殺しても異世界転生できないってことはわかった

96名無しのひみつ2017/11/13(月) 07:58:44.67ID:7DQXk56m
この世界って三次元なん?時間はどこ行っちゃったのさ?

97名無しのひみつ2017/11/13(月) 08:04:58.70ID:vLWeqq/O
>>96
前に進む反動で後ろに運動することはあっても、時間を進む反動で過去にエネルギーが伝播することないでしょ?
作用反作用は3次元のベクトルで表せるけど、そこに時間は無い
時間は一方通行だから

98名無しのひみつ2017/11/13(月) 08:14:16.27ID:mg7gTbsA
3つ以上の要因を要因を考慮して予測するならそれは3次元以上を予測している
不確定な要素はその因子を把握できてないからだが少なくとも人は5感を持ち
第六感であるカンや虫の知らせなど微弱な信号すら感じる能力がある
同じスケールで同等の立場で緊迫した環境出ない限りそれは軽視され認識は出来ないだろう

99名無しのひみつ2017/11/13(月) 18:10:04.09ID:yue1JOWo
お前ら得意げに語っとるが、>>1を理解して
言ってるんだろうな。
まるでお前らの妄想発表会じゃないか

100名無しのひみつ2017/11/13(月) 19:36:48.69ID:MQ1SjMJw
いつから3次元だと勘違いしてた?
この世界は11次元だお
ミクロの世界に多次元が隠されている
量子論の理解不能な現象が起きるには3次元では無理

101名無しのひみつ2017/11/13(月) 20:08:34.52ID:nK1iizlS
>>99
皆んな、お前よりは理解できてるんじゃないか?

102名無しのひみつ2017/11/13(月) 23:09:19.94ID:UBfD9B95
鳥「自力では平面移動しかできないのに、空間を語るとは片腹痛い」
イルカ「んだんだ」

103名無しのひみつ2017/11/13(月) 23:11:34.89ID:yhSW7Fid
ひこうきもせんすいかんもつくったよ
くっしんもできるし

104名無しのひみつ2017/11/13(月) 23:19:59.32ID:DflqxMjx
素粒子が四次元体だから全てが四次元なんだけど

人類は三次元までしか認知する能力がない

105名無しのひみつ2017/11/13(月) 23:41:27.62ID:yhSW7Fid
>>104
は不可逆だから三次元なだけで「可逆性」を持つことができれば四次元だよ
人間も、何らかの方法で「若返る」、「生き還える」あるいは「怪我を負っても怪我をする前の状態に戻る(治癒でなくw)」様な事ができれば四次元w

106名無しのひみつ2017/11/14(火) 00:34:55.81ID:MNtXqhJn
人間が認識出来るのは2次元だけどな…
3次元を表すときも、2次元平面を使わないと人は理解できないわけで

107名無しのひみつ2017/11/14(火) 11:05:35.32ID:yUawBwMH
>>102 肺呼吸のイルカに言われる筋合いはない

108名無しのひみつ2017/11/14(火) 12:02:24.19ID:WumM7Fep
>>101
安心した

109名無しのひみつ2017/11/14(火) 12:25:54.45ID:I//dz2DT
神様が3次元として作ったからだ。

110名無しのひみつ2017/11/14(火) 12:27:40.12ID:I//dz2DT
>>11
永遠にも始まりはあるだろう。

111名無しのひみつ2017/11/14(火) 12:33:35.74ID:Qe7n6Jxp
科学者と漫画家ってたいして変わらないだろ

112名無しのひみつ2017/11/14(火) 19:28:17.73ID:HMQYWNE0
四次元でも解けない結び目を紹介して欲しい

113名無しのひみつ2017/11/14(火) 22:08:12.38ID:f0/JkBOV
>>112
紐を四次元で結べば解けない
具体的な結び目のトポロジは二次元の掲示板では紹介できない。スマン

114名無しのひみつ2017/11/14(火) 23:05:03.76ID:CP4wJpyo
我々はほぼ電磁力を仲介して世の中を見ているから
電磁力の動ける3次元空間しか認識できないのではないか?

115名無しのひみつ2017/11/14(火) 23:25:49.90ID:f0/JkBOV
>>114
「我々」はその通りだと思います
ただ、電磁気で出て来る複素空間は、それだけで二次元です

次元はスカラの自由度です
通常の3次元のほかに表現すべきスカラとして複素空間がそれぞれの次元に含まれたら、それだけで6次元です

複素空間は次元と言えないのかもしれませんが、行列の基数は5に増えてます

116名無しのひみつ2017/11/15(水) 17:31:41.74ID:aRdge9DQ
おいルパン!

117名無しのひみつ2017/11/15(水) 22:14:15.68ID:TcI9xDBg
見るんじゃない感じるんだ
お前のその決断が、四次元方向にいる未来のお前の大迷惑になっていると、なぜ感じられない?

118名無しのひみつ2017/11/15(水) 22:38:59.40ID:yQD3oovo
なぜ数学は自然を記述できるのか?

119名無しのひみつ2017/11/16(木) 01:57:24.73ID:+rDL2GPC
さらっと高次元を否定してるね
でもいちばんまともそうなモデル

120名無しのひみつ2017/11/16(木) 02:45:29.10ID:bvXJRDjq
>>118
自然の法則の中に数学が組み込まれているとしか…

121名無しのひみつ2017/11/16(木) 06:32:05.45ID:wqaRQS63
数学では平気で

n → ∞
h → 0

とやってるけど(ま、これは当然だが)、
これをそのまま自然・宇宙に適用して
いいのかな?

122名無しのひみつ2017/11/16(木) 09:17:34.47ID:l9tLFf8v
>>1
これは凄いな。
あとは時間と階層を頼む。

123名無しのひみつ2017/11/16(木) 09:36:45.16ID:TCqxv5sj
>>121
ぜんぜん、平気
問題無い

124名無しのひみつ2017/11/16(木) 12:44:59.90ID:DUi8QeoK
>>121
少なくとも宇宙は無限大や0を平気で内包してる
そもそも時空間がループしてる可能性だってある
人間が通常扱う数字なんて地球上でしか通用しない程度の軽微なものよ

125名無しのひみつ2017/11/18(土) 09:27:06.36ID:35RreG35
三次元があたりまえなんだよ、バカヤロー!

126名無しのひみつ2017/11/18(土) 09:34:58.78ID:3P1InPu3
つまりこれも結び

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