【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
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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/ >>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 >>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。 >>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。 >>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。 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 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? >>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 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 >>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 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 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 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 この世界って三次元なん?時間はどこ行っちゃったのさ? >>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 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 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 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 >>99
皆んな、お前よりは理解できてるんじゃないか? 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」 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 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 >>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 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 >>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 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? >>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 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? 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 >>118
自然の法則の中に数学が組み込まれているとしか… 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? >>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 四次元以上の空間がこの世界に存在するなら、
歩いている時に目に見えない壁にぶつかったり
穴に吸い込まれたりするはず
つまり三次元がこの世の実体でありその他は全て人の妄想 人に感知出来ないものは全て妄想ってのはお前の妄想だとは思わないのかね 「あーそーゆーことね、理解した」と言いながら
実は全然わかってない奴
↓ そもそも次元なんて存在しない
3次元とかいうものは人間が勝手に考えた低レベルな概念でしかない
3次元で解明できるほど宇宙は単純じゃない 人間は時間という概念さえ正確に認識できていないからな。
全て感覚による相対的認識という他無い。
次元も同じ。 人間はそのようにしか認識できないから当たり前だな
何が言いたいのか分からない
人間の認識力で読み解く事を試みる以外に何か出来ることがあるのか >>136
こういう意味不明な奴ってどんな教育受けたんだろ? ベルトランの定理だったか安定な閉じた軌道は三次元でなければならない こういうのってコンピュータにディープラーニングさせて、答えを出せたりは出来ないの? >>139
その辺はよくしらんけど1次元の紐を結べるのは3次元しかないてのは自明
絵に描いてみればおそらく小中学生でも理解できる
グルーオンのフラックス・チューブが結び目を作ることによって安定するってのが肝なんだろうけどどういう計算なのかがよくわからない >>140
それで答えが出てもそれを証明できなければ認識できないよ。
所謂AIはそういった類の道具。 >>143
でた、ディープラーニング万能思想
> それで答えが出ても
でねーよ >>145
三次元以上でも問題ないけど量子以上の世界がほぼ三次元要素dsけで動いてるのは、そうじゃないと物質が集まったり、陽子と中性子が結合して物質ができたりっていう確率がぐんと低くなっていまの世界が成立しない。
それをいまわかってることがらだけを集めて検証してる人らがいる。
そこは観念論なんかじゃないよ。
科学読み物でもそのあたりちゃんと解説してる本は結構ある。
元記事すら読まないで観念とか言ってるくらいなら素人向けの本くらい読んでみようよ。 一昔前のSFの妄想レベルで三次元で固く結ばれたひもが、四次元だとほどけることがあるって言うのを、
素粒子レベルでそうなるから、世界は三次元なんだって事かな。 >>147
テグマークの「数学的な宇宙」読め。
タイトルに反してしっかり科学史を解説して、
その上でいまの量子論宇宙のありようを、複数
の学説を並べながら解説してる。 電磁場は見かけ上は3次元のベクトルだが、ゲージ対称性から実質的な自由度は2つ
つまり二次元なのだ。それと同じように、この世の本当の空間が4次元を超えていても、
なんらかの対称性が課されていたとすれば、実質的な自由度が小さくなって、その結果
時空が4次元であるかのように、内側に居る存在の我々には見えているのかもしれない。 ベクトルの外積が定義できるのは1次元,3次元,7次元のベクトルだけらしい. 世界は18次元だが、ほとんどは時空の裏側に隠されているために観測できない >>152
空間が3次元である謎が解明されたら世界はなぜ18次元なのかを探求することになるのか。
並行して研究されてるのかも知れんけど。 二次元の世界の住人に三次元の世界が認識できないように、
我々も高次元のことは絶対に認識できないらしい
どんなにがんばっても無駄だと 光を越えられないから
モーガンフリーマン時空を超えてで言ってた
光を越えられないから無理っていう意味はわからんけど 似たようなことを昔の学者たちは
「鉄の船が水に浮くはずない」
「機械が空を飛ぶはずない」
「飛行機が音速を超えるはずない」
と言って沢山の論文を書いてきたからなあ
いつかは光速もと期待する ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています