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原始宇宙の問題
...時刻 t = 0、あるいは t = 0 に「近い」時刻に、ある粒子を想定しよう。この粒子が何らかの信号、たとえば電磁放射を発したとする。この信号は光速 c で伝播する。時刻 t が経過すると、球面波の半径は ct となり、これを「ホライズン」と呼ぶ。しかし、宇宙の膨張則、すなわち「宇宙的基準系(共動的)に属する二つの粒子間の距離の増加」は放物線的である(距離は t2/3 に比例して増加する)。時間を遡れば、いつでも、粒子同士が物理的に通信しえない時刻 t < th が存在する。なぜなら、その頃には粒子同士が「光速よりも速く離れていた」からである。
...次の図は、宇宙が自閉的状態にあったことを示している。白い球は各粒子に結びついており、隣接する粒子が通信可能となるためには、その球内に存在しなければならないことを表している。しかし、これらの球は互いに重なり合わず、ずっと後になってようやく重なり合うようになる。
...したがって、原始宇宙の著しい均一性を説明するのは困難である。その化石的痕跡が、2.7K の宇宙背景放射である。
...現在の主流理論はリンデの「インフレーション理論」である。これは、インフレーション理論の唯一の根拠である。詳細には立ち入らないが、この理論は原始宇宙に時間依存の「超宇宙定数」を与えるものであり、想像を絶する「真空中の反発力」を表している。この力によって、宇宙は 10 の何乗という因子で膨張する。
起源の問題
そもそも、t = 0 とは一体何だろうか? これは意味を持つだろうか?
...時間を遡れば、「宇宙流体」の温度は上昇する。質量を持つ粒子の熱運動速度も増加する。やがてその速度は相対論的になる。実際、t が 0 に近づき、温度 T が無限大に近づくとき、粒子の個々のエネルギーは無限大に、速度は c に近づく。固有時間は次の法則に従う:
...v が c に近づくと、固有時間は「時計の中で凍りついてしまう」。時計を定義すること自体が、概念的にも困難になる。
...したがって、標準モデルが完全であるとは言えないことがわかる。ここで挙げられた問題は、網羅的ではない。素粒子物理学にも同様の問題が存在する。超弦理論は次元の拡張(多くの場合10次元)を伴う。しかし、10次元の幾何学は依然として暗い迷宮である。2次元の曲面の謎は解けたが、3次元および4次元の超曲面の分類はまだ未完成である。
...また、宇宙に次元を加えると、それぞれの次元に特徴的な長さが現れる。そして、それらは常に…プランク長さである。長さとは波長を意味し、波長はエネルギーと次の関係にある:
...プランクエネルギーは非常に大きい。これを古典的な技術で実現するには、銀河規模の加速器が必要になる。実験物理学者は頭を抱える。
...日本の出身をもつ理論物理学者、カク・ミチオ(『ハイパースペース』、オックスフォード大学出版局、1995年)は、独自の味わい深い解釈を提示している。彼によれば、超弦理論は単に数世紀分だけ時代を先取りしているだけだという。今の技術水準では、ただ友達同士で遊ぶ程度のものに過ぎない。
アスペン会議
...1996年、有名な雑誌『サイエンティフィック・アメリカン』は、コロラド州アスペンで開催された超弦理論に関する会議の報告を、スタッフライターのマドフリ・ムクルジーによって掲載した。まるでマルクス・ブラザーズの作品のような文章である:
...記事の著者が述べるように、1986年、シカゴ大学のジェフリー・A・ハーヴェイに「超弦理論を7語で説明せよ」と依頼した。彼の答えはこうだった:
- Oh, Lord, why have you forsaken me?(神よ、なぜ私を捨てたのですか?)
しかし、論文によれば、神は新たな対称性「双対性」の発見を通じて、答えを返したようである。
...超弦理論家の中で最も楽観的なウィッテンは、この双対性が「万物の理論(TOE)」に至るだけでなく、「なぜ宇宙がこのようにできているのか」を説明できると考えている。彼は、量子力学の本質的な理解に近づいていると信じている。
...実際、超弦理論に取り組む人は少ない。その理論は、数学的・物理的にも極めて複雑であり、物理学者や数学者がその奥深さに身を投じることをためらうからである。
...記事によれば、この「双対性」は、素粒子と複合粒子を互いに交換可能にする。専門家たちは、それらを「ヘッジホッグ(ハリネズミ)」にたとえようとしている。To curl like a hedge-hog:丸くなること。別のイメージとして、「ベクトルで打ち抜かれた球体」、すなわち「ソリトン」が登場する。
...しかし、この双対性が存在しても、その著者らが明言しているように、実証することは不可能である(双対性とは「二重性」を意味する。英語辞書参照)。したがって、複合構造が「絡み合った」状態にあり、それによって素粒子と同等の「対象」となる可能性があると説明されている。
...その後、「ミラー対称性」の概念が提起されたが、それほど成功とは言えない。
...1986年、ロンドン・インペリアル・カレッジのダフは、新たな実体「バブル」(泡)の振動を考察した。弦が10次元で振動するのに対し、バブルは11次元空間を漂う。その後、ダフは5次元の膜を検討し、弦理論の代替的記述とした。さらに、これらの膜が「ソーセージの皮」のように巻きついていく可能性を示唆し、「弦-弦双対性」を提起した。
...1995年、ウィッテンはバークレーで講演し、ダフのバブルが10次元に対応する特定の弦のソリトンである可能性を仮説した。
...そして、カリフォルニア工科大学のシュワルツ(理論の先駆者の一人)は次のように述べた:
- 私はトラックの運転手になるべきだった!
いずれにせよ、現在では、超弦理論に関する新しい論文が毎日10本以上刊行されている。
ソリトンは「毛むくじゃらの毛虫」に似ており、ベクトルで覆われているため、「弦の双対的対象」として認識される。
その後、ダフは空間間の「双対性の双対性」を提唱した。サスキーントは次のようにコメントした:
「物体のサイズや内部次元は、場所によって変わる。」
タウンゼントは述べた:
「膜が弦のソリトンに変化する場合、弦と同等の地位を持つ可能性がある。しかし、膜を使った計算は、意味をなさない。」
...その後、弦とブラックホールの結びつきが議論された。ホーキングは、ブラックホールが粒子を放出できることから、質量を失い、収縮すると指摘した。もしそれらが初期に弦から構成されていた(「弦的ブラックホール」)ならば、その進化はサイズゼロの対象へと至るだろう。「実際、粒子に似た極端ブラックホール」という状態である。サスキーントとストロミンガーの間で議論が起こった:
- ストロミンガーの研究は「素晴らしい」だが、それらをブラックホールと呼ぶのは、ちょっとやりすぎだ。
参考までに、…のタイトルは