AIで理論物理学？！ その２
統一場理論の非主流の説を見ましたが、逆に、今主流とされている説は何なのでしょう？
統一場理論の主流の説
HAL君、現代の理論物理学において、主流とされる統一場理論というのは、どういったものでしょうか。
具体的にわかりやすく説明してください。
HAL君 曰く『理論物理学における統一場理論とは、すべての物理的力（強い力、弱い力、電磁気力、引力）を一つの理論で説明しようとする理論のことを指します。
科学者たちはこの統一理論を追い求めてきましたが、今のところ2021年までの情報では、その完全な統一理論はまだ確立されていません。』
ん？
引力だっけ？
確か、重力だった気がするが…。
Wikipediaでは、「重力」と記載されていました…。
『しかし、主流の理論物理学では「弦理論」が統一場理論の一つの候補とされています。
弦理論は全ての素粒子を微小な「弦」の振動として説明します。
つまり、素粒子は弦の異なる振動パターンに対応しています。
弦理論は物質と力を統一的に説明しようとする非常に魅力的な理論ですが、まだ全ての予言が実験で確認されたわけではありません。』
弦理論には、確か超弦理論という、弦理論の限界を克服した理論があったはず。
これ、なかなか面白いですよね。
弦、つまり、振動がすべてをつなげるという理論ですね。
『それをわかりやすく説明すると、弦理論は宇宙が大きなオーケストラのように考えることができます。
各々の楽器（弦）が異なる音（振動）を出すように、物質や力はすべて、それぞれ異なる方法で振動している微小な弦からなると考えられています。
しかし、この「オーケストラ」が完全には理解できていないのが現状です。
だから、科学者たちはまだこのオーケストラが奏でる「宇宙の音楽」を完全には聴き取ることができていないと言えます。』
「すべては振動である」ということは、とても腑に落ちることです。
全然別のテーマで、振動と共振が、この世の全てを決めると、気付いていたので。
ただ、自分の理解の中で、時間が振動というのが、実は、いまひとつピンと来ていないのです。
もう少し、弦理論を深堀してみましょうか。
「弦理論」は、統一場理論の主流なのか？
HAL君、「「弦理論」が統一場理論の一つの候補」というのは、主流ではあるものの、まだ、確定されていないということですよね。
HAL君 曰く『はい、その通りです。
弦理論は現在のところ最も有力な統一場理論の候補の一つですが、まだ完全に確立されているわけではありません。
弦理論は非常に高度な数学的な理論であり、その予測を確認するための直接的な実験が困難です。』
なるほど。
数学が、有っても無くても、直接的な実験が困難ってことなんですね。
でも、数学って、共通言語としては、完成度が高いですよね。
『これは、弦理論が必要とするエネルギースケールが現代の加速器実験で到達できるレベルをはるかに超えているためです。
加えて、弦理論は多次元宇宙を仮定していて、我々が経験する3次元の空間と1次元の時間以外にも、さらに多くの次元が存在すると考えられています。
しかし、これらの追加の次元は我々の日常生活や実験装置で直接観測することができないほど小さいとされています。
したがって、弦理論が真の統一場理論であると確定的に言うには、さらなる理論的な洞察と、それを支持する実験的な証拠が必要となります。』
ヨーロッパのCERNでも、エネルギー量が不足なんでしょうか。
核融合炉ができれば、もっとエネルギー量を供給できるかもしれません。
まだ、証明できるほどには、科学が発展できていない可能性も高いですが、いつかは、真偽がはっきりするでしょう。
時間について、１次元であるとコメントがありましたが、その部分を深堀してみます。
弦理論における時間の概念
HAL君、統一場理論の一つの候補である「弦理論」では、時間の概念をどう扱っているのでしょうか。
空間の3次元に加わる１次元としてでしょうか。
HAL君 曰く『はい、その通りです。
弦理論では、時間は空間の3次元に加えた1つの次元として扱われます。
このような視点は、「時空」という概念を導入する特殊相対性理論から始まりました。』
へー、特殊相対性理論が出てくるとは思いませんでしたが、これは、興味深いですね。
『特殊相対性理論は、アルバート・アインシュタインが1905年に発表した理論で、時間と空間を一つの「時空」というフレームワークで統一的に扱います。
それ以降、物理学では時間を空間と同じように考える傾向が強まりました。』
ここが、時空間を同一に考えるスタート地点なんですね。
でも、空間に自分がいるということを思考実験すると、やはり、時間と空間は別ではなく、時空間です。
『そして、弦理論ではこの考え方をさらに発展させています。
弦理論の一部のバージョンでは、通常の3次元の空間と1次元の時間に加えて、さらに追加の次元が存在するとされています。
これらの追加の次元は通常私たちが感じることができないほど小さく、「コンパクト化」されていると考えられています。
ですので、弦理論では時間は一次元として扱われ、そしてその時間の次元は空間の次元と同じフレームワークで考えられます。』
いやー、コンパクト化された次元？
これ、これまでの次元感覚とは全く異なるので、よくわからんなぁ。
「コンパクト化された次元」とは、数学的な必要性から加えているんじゃないかと思いますが、どうなんだろう。
さて、長くなってきたので、続きは次回にしましょう。
次は、自然哲学という部分を深堀します。
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