f121

autre
21

初期宇宙の問題

...t = 0 の瞬間、あるいは「t = 0 に近い瞬間」における粒子を考えよう。この粒子が何らかの信号、例えば電磁波を放射すると仮定する。この信号は速度 c で伝播する。時間 t が経過すると、球面波の半径は ct となり、これを「地平線」と呼ぶ。しかし、二つの粒子間の距離(これらは「宇宙の支え」に結びついていると仮定され、「共動」と呼ばれる)の膨張則は放物線的な挙動を示す(この距離は t^(2/3) に比例して増大する)。時間を遡ると、t < th のある時代において、粒子同士が物理的に通信することが不可能であった時代が必ず見つかる。なぜなら、それらは「t がゼロに近い瞬間に放射された電磁波の伝播速度よりも速く互いに遠ざかっていた」からである。

...以下の図は、宇宙のこの自閉症的な状態を想起させる。各粒子に結びつけられた白い球体は、通信が可能になるために近傍の粒子が存在すべき領域を表している。残念ながら、これらの球体は互いに重なり合っておらず、重なり合うようになるのははるかに後のことである。

...したがって、初期宇宙の顕著な均一性を正当化することは困難となる。その化石的な痕跡が、2.7 K の宇宙背景放射である。

...現在流行している理論は、リンドの理論、すなわちインフレーション理論であり、これがその唯一の根拠である。詳細には立ち入らないが、この理論は初期宇宙に超宇宙定数(時間に依存する!)を付与するものであり、想像を絶する「真空の反発力」を表現している。これにより、10 の何乗か分からないほどの倍率での膨張が生じる....

起源の問題

そもそも、この t = 0 とは何なのか? それには意味があるのか?

...時間を遡ると、「宇宙流体」の温度は上昇する。非ゼロの質量を持つ粒子の熱運動速度もまた上昇する。ある時点で、この速度は相対論的となる。実際、t がゼロに近づき、温度 T が無限大に近づくと、粒子の個々のエネルギーは無限大に近づき、その速度は c に近づく。固有時は次の法則に従う:

...v が c に近づくと、固有時は「時計の中で凍結する」。時計を定義することは、概念的にも問題を含んだものとなる。

...したがって、標準モデルは決して完璧ではないことが分かる。ここで挙げた問題のリストは網羅的でもない。基礎物理学は同様の問題を抱えている。超弦理論は次元文脈の拡張(多くの場合、10次元)を経由する。しかし、10次元幾何学は依然として暗いジャングルである。2次元曲面の神秘は解明されたものの、3次元および4次元超曲面の分類は依然として未完了である。

....さらに、宇宙に次元を加えると、それぞれに関連する特徴的な長さが現れる。そしてそれらは例外なく...プランク長である。長さがあれば波長があり、波長はエネルギーと次の関係で結ばれている:

...プランクエネルギーは莫大である。古典的な技術でこれを実現するには、銀河の直径ほどの加速器が必要となる。実験物理学者たちは両手を上げて嘆く。

...日本人の理論物理学者、ミチオ・カク(『Hyperspace, a scientific odyssey through the 10th dimension』、オックスフォード大学出版局、1995年)は、興味深い個人的解釈を提示している。彼によれば、超弦理論は単に時代を数世紀先取りしているだけだという。現在の技術水準では、それは友人同士で楽しむための一つの手段に過ぎないのだ。

アスペン・コロキウム

...1996年、著名な雑誌『Scientific American』は、コロラド州アスペンで開催された超弦理論に関するコロキウムの報告を掲載した。執筆者はスタッフライターのマドスリー・ムケルジー。マルクス兄弟さながらの文章である:

...記事の著者が想起させるように、1986年にシカゴ大学のジェフリー・A・ハーヴェイに対し、超弦理論を7語で定義するよう求められたことがある。彼の答えはこうであった:

  • Oh, Lord, why have you forsaken me ?(主よ、なぜ私を見捨てたのですか?)

しかし、記事は、新たな対称性、すなわち双対性の発見を通じて、神が答えを与えたかのように示唆している。

...最も楽観的な超弦理論家の一人であるウィッテンは、この双対性がTOE(万物の理論:The theory of everything)へと導くだけでなく、「なぜ宇宙がこのような構造をしているのか」をも説明すると考えている。彼は、量子力学の本質的な性質の説明へと収束しつつあると考えている。

...実際には、この超弦理論に取り組む者は少ない。なぜなら、数学的な側面を含めあらゆる側面で非常に複雑であり、物理学者も数学者もその深淵に飛び込むことを躊躇するからである。

...記事によれば、この「双対性」により、素粒子と複合物体が互換的になるという。専門家たちは、clumps(塊、束、房)に言及し、それらを「hedgehogs」(ハリネズミ)として可視化しようとする。To curl like a hedge-hog:丸まって毛を逆立てる。他のイメージとしては、「ベクトルで釘付けにされた球体」、すなわち「ソリトン」と呼ばれるものがある。

...しかし、もしこの双対性が存在するとしても、その概念の提唱者たちが指摘するように、実証することは不可能なままである(双対性とは「二重の性質」を意味する:英語辞典)。記事ではさらに、複合構造が「tangled up」(もつれ、入り組んだ)状態にあることで等価となり、それらが「素粒子」になり得ると説明されている。

その後、「ミラー対称性」の概念が持ち出されるが、大きな成功は得られていない。

...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「a bubble」(泡)の振動を考慮に入れた。弦が10次元空間でwiggle(くねくね動く)するのに対し、泡は11次元空間を漂う。その後、ダフは弦に対する代替的な記述として「5次元」の膜を考慮した。さらに、これらの膜が「ソーセージの皮」のように巻き付く可能性も提起し、「弦-弦双対性」に言及した。

...1995年、ウィッテンはバークレーで講演を行い、ダフの泡が10次元に対応する特定の弦のソリトンである可能性を推測した。

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)はこう付け加えた:

  • トラック運転手になっていればよかった!

いずれにせよ、現在では毎日10本の超弦理論に関する論文が発表されている。

ソリトンは「毛むくじゃらのイモムシ」に似ており、ベクトルが逆立っている。したがって、それは「弦の双対対象」である。

ダフはその後、空間間の「双対性の双対性」を提案した。そしてサスキンドはこうコメントする:

物体のサイズと内部次元は「場所によって」変化する。

タウンゼント:

  • 膜は弦のソリトンに変換され、弦と同じ地位を持つ可能性がある。残念ながら、膜を用いた計算には意味がない。

...そこで、弦とブラックホールの結婚が語られる。ホーキングは、ブラックホールが粒子を放射できるため、質量を失い縮小すると指摘していた。もしそれらが当初から弦で構成されていた場合(「stringy black holes」)、その進化によりサイズゼロの物体へと変化する:「an extremal black hole looking in fact rather like a particle」(実際には粒子によく見える極限ブラックホール)。この点について、サスキンドとストリンジャーの間で論争が起きた:

  • ストリンジャーの仕事は「great」だが、これらのものをブラックホールと呼ぶのは、さすがに無理がある。

参考までに、ストリンジャーの最新の論文のタイトルは「ホログラムとして捉えた世界」である。

彼はそこで「質量ゼロのブラックホール」という概念に言及する。

シカゴ大学のジェフリー・A・ハーヴェイは即座に抗議する:

  • What does it mean that your black holes with zero mass ? Do they move at the speed of the light ?(質量ゼロのブラックホールってどういう意味だ? 光の速度で動くということか?)

カリフォルニア大学のゲイリー・T・ホロウィッツ:

  • Oh, baloney!(とんでもない!)

少し先には、弦が「環境に応じて配置を変える」ことができ、動的に正しい解を採用するという記述がある(...)。そしてストリンジャーはこう付け加える:

  • 宇宙のどこかに、雫の形をした空間の領域が存在するかもしれない。そこでは、ブラックホールが侵入すると弦に変換され、その逆も起こる。私たちの環境では、これらの雫は仮想宇宙を漂っているように見えるかもしれないが、それらは観測する間もなく即座に消滅するため、無限小の時間しか存在しない。

...しかし、ウィッテンが「解決策はすぐそこにある」と主張し、世紀末までに理論が完成するだろうとアイスクリームコーンで賭けをしたにもかかわらず、誰もそう信じていないようである。

そしてト・ホーフトは辛辣に反論する:

  • 弦の人々が成果を総括するとき、彼らは常に結果を誇張する傾向がある。彼らは単に自分の理論を盲目的に信じているだけだ。

この超弦理論の闘技場では、若手とベテランが同居している。

ハーバード大学のシドニー・R・コールマン:

  • At my age you tend to emit a lot of gas. I'd rather not(私の年齢になると、よく屁をこくものだ。私は黙っている方がいい)。

シェルダン・L・グラショウは、「この理論では何も進展していない」ことを認めている:

コロキウムの終わり。記事の著者によれば、夜が更け、サスキンドはこう吐き捨てる:

  • I personnaly think it's a lot of crap !(私は個人的に、これはクソの山だと思う!)

この危機にもかかわらず、すべては最終的にうまくいくと考える者もいる。暗黒物質は検出されるだろう。万物の理論(the theory of everything)は、10次元超弦理論を背景として、最終的に出現するだろう。

...この祝福すべき時代、知識の黄金時代が訪れるまでの間、これから続く理論的発展は、結局のところ、暗黒物質や超弦理論に関するあらゆる事柄と同様に、良くも悪くもないものである。

我々の研究の発表に先立ち、J.M.スリアウとの議論の記録(1998年1月4日)。

(現在の状況の説明の始まりかもしれない)。

  • 基礎物理学は停滞期にあると思いますか?

  • 1950年代、ファインマンと量子電磁気学以来、停滞しています。量子電磁気学は機能しますが、正直なところ、なぜ機能するのかよく分かっていません。それはまだ見出されていません。それ以外には、本当に画期的な発見はありません。

  • しかし、科学の世界は過去にも、例えば前世紀など、基礎分野で同様の停滞期を経験しましたか?

  • 基礎分野での前進と技術的応用での前進には、一種の交互性があるようです。人々が同時に両方を行うことはできないかのように見えます。例えば、ジャカード織機(1752-1834)の発明は、手作業と物体生産の間の機械化されたリレーを表しています(これはコンピュータの始まりでもあります)。物理学では、1788年にラグランジュの解析力学があります。世紀の転換期には、ナビエが流体力学を発明し、フーリエが熱理論と調和解析を、フレネルが基礎光学を進歩させました。

1815年から、例えば1870年までは、技術の時代です。蒸気機関により、人間や動物の力ではなく化学エネルギーによって機械が駆動されるようになりました。電気もあります。グラムは1845年にダイナモを発明しました。ジュール・ヴェルヌは1870年頃、これらの技術的応用の擁護者となりました。化学、鉄道、電話、電気による照明の発展もありました。しかし、1815年から1870年までは、むしろ技術的応用の時代でした。

  • では、いつ再開するのですか?

  • 1870年頃、結晶学の誕生と原子論の始まりがあります。当時、原子論は投機的な仮説と見なされていました。マクスウェルもいます。

  • 群論はどうですか?

  • 群論は結晶学とともに生まれました。ソフス・リー、クライン、それは1870年頃です。群論の理論の出発点は結晶学です。世紀の転換期には原子があります。

  • あなたの意見では、それは1950年まで続きますか?

  • その後は、主に技術、応用研究です。物理学における大きな前進はコンピュータ科学であり、その爆発的な発展を予測できた者は誰もいませんでした。

  • そして1950年以降、すべては再び技術に集中し、基礎分野が犠牲になっています。

この寄り道の終わり。 .

cliquer pour commander le cd avec copie du site -58 Mo) et 19 BD LANTURLU

記事の目次 科学の目次 ホーム

前のページ 次のページ

Guide-Sciences へ戻る

2004年7月1日以降の本ページの閲覧数: