宇宙の「ひも理論」をわかりやすく

ひも理論とは

・水素原子、炭素原子…すべての元素は、たった3種類の素粒子でできている。

・「電子」「アップクォーク」「ダウンクォーク」だ。

・人の体も、石も、パソコンも、すべては3種類の素粒子だけでできている。



超ひも理論とは何か?

超ひも理論とは、自然界(宇宙)を形づくっているあらゆるものの「最小部品」を「ひも」だと考える理論。

光も、重力も、人間の体も、テレビも、ありとあらゆるものは無数のひもの集まりだという。

これまでは約20種類の存在が確認されている「素粒子」が最小部品と思われていた。

超ひも理論によると、どの素粒子を拡大しても、同じひがあらわれるという。

ただし素粒子の種類によって、ひものゆれ方(振動のしかた)がことなっているとされる。

「ひも」の大きさと形状は?

自然界の最小部品である「ひも」の大きさは、どんな顕微鏡や実験装置を使っても直接見ることはできない。

ひもの長さは1ミリメートルの100億分の1の、100億分の1のさらに1000億分の1程度だ。

ひもの形状は2つある。

輪ゴムのような「閉じたひも」と、輪ゴムの1か所を切って伸ばしたような「開いたひも」である。両者は根本的に同じひもだといえる。

ひもはなんと、1秒間に100兆回の100兆倍のさらに100兆倍も振動しているという。



超ひも理論は宇宙が9次元空間であることを予言している

超ひも理論によると、この世界は3次元空間ではなく「9次元空間」だという。

超ひも理論が正しいなら世界が9次元空間であることが理論的な計算によって導かれるのだという。

縦・横・高さの3次元以外に、動ける空間が6つ隠れていることになる。6つの次元は、小さく丸まって見えなくなっているというのだ。

9次元

上記の図を見て欲しい。

・カーペットは大きな人間にとっては2次元だが、小さなノミにとっては3次元だ。

丸まった次元が隠れているという考え方。

・丸まった次元ではまっすぐ進むと元の位置に戻ってくる。超ひも理論では、このような丸まった次元が空間のあらゆる場所に隠れているが、半径が非常に小さいため、見えなくなっているのだと考える。これらの次元のサイズは通常ひもの長さ程度だと考えられている。

・ノミにとって3次元でも人間にとっては2次元にしか見えないのと同じように、非常に小さいので人間には見えない次元がたくさんあるという。

数学を駆使して高次元を考える

わたしたちは3次元空間の住人なので、4次元以上の空間次元を絵として頭の中に思い描くことは不可能だ。それは物理学者も同じである。

しかし数学を駆使すれば4次元以上の空間について考えることはできる。

たとえば1辺が2㎝の正方形(2次元)の面積は4㎝²で、1辺が2㎝の立方体(3次元)の体積は8㎝³だ。ここから4次元空間の超立方体の体積は16㎝⁴であることが推測できる。

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この記事は、以下の書籍のごく一部をメモしたものです。「無」について包括的に知りたい方におすすめの本。とてもわかりやすい。

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