宇宙論　第１７回

　　　　　　　2004.8.17『Turkey Seminar』2-11

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みなさん　こんばんは。
ご先祖様　満足して　再び旅立たれましたか？　また来年 !? ですね。
さて、今夜も、、
Dr. Pの『Turkey Seminar』の時間がやってまいりました。
Athens Olympiad テレビ中継の合間にでも　ご覧下さい。。。

　　*******((((((((((((BOOK2第11回))))))))))*********　

☆★☆　それでは、例によって前置き抜きに…第17回目の授業　開講します。
　　　　起立っ　礼ぃ　着服（コラ!?）

　　*****Turkey Seminar*****#017*****2004. 8. 17*****Dr. P*****

【2-11】　BOOK 2 ： 現代宇宙論の萌芽
　Sheet 17

　

今回が、BOOK 2の最終ゼミとなります。

　●●『スーパー・ストリング理論』 の見果てぬ夢－究極の思弁的宇宙へ－

　『スーパー・ストリング理論』が多くの物理学者たちの好奇心をかきたてているもう一つの理由には、この理論が、物質存在だけではなく、この宇宙の時空構造をも記述しているということがあります。

　最近有力になったスーパー・ストリングのひとつのモデルによれば、私たちのいる宇宙は十次元の時空構造を持たねばならない、とされます。こうした高次元時空の可能性については、1920年代にすでに、カルツァ＝クライン理論によって指摘されており、アインシュタインも大いに関心を寄せたことが知られています。

●カルツァ＝クライン理論：

　　1919年、テオドール・カルツァは一般相対論を五次元時空に拡張した理論
　を考えつき、時間と空間以外の一次元は、微小な空間に円形になって閉じ
　こめられている、としたのです。
　　この理論は非現実的であったが、電磁場と重力を統一的に記述できる利点
　があり、アインシュタインを驚かせました。

　　さらに、1926年、オスカー・クラインはこの理論をさらに完成させて、五次元目
　の小円の半径を10のマイナス30乗センチメートルと計算しました。
　　クラインは、このほかにも「クライン－仁科の式」など物理学にさまざまな貢献
　をしました。
　　トポロジーのクラインの壺で有名なフェリックス・クラインとは別人です。為念。

　しかし、現実の宇宙は三次元の空間と一次元の時間の四次元時空であるから、残りの六次元がどこかに隠されていなければならないことになります。スーパー・ストリング理論では、この余分の次元はプランク長と呼ばれる10のマイナス33乗センチメートルという、物理学において考え得るもっとも極微の世界に閉じこめられている、というのです。

　こうした超現実的な、だがきわめて美しい対称性をもった世界像というものは、思弁的な傾向を持つ物理学者の感性をひどくかき立てるものらしい。世界を単純な言葉で記したいと願う物理学者は、自分をかつての古代ギリシャの哲学者プラトンになぞらえることもあるのではないでしょうか。

●プランク長とプランク時間

　　　自然界に働く４つの力それぞれの力の強弱は、あくまで私たち人間のスケール
　　の世界での話です。電磁気力や重力は距離の二乗に反比例する力なので、
　　きわめて短い距離では核力に匹敵する力となってきます。

　　　量子力学の生みの親であるマックス・プランクは、10のマイナス33乗センチ
　　メートルくらいの間隔になると、重力が他の三力とほとんど同じ大きさになる
　　ことに気づいたのです。そこで、この10のマイナス33乗という物理学で考え得る
　　最小の長さのことを、プランク長あるいはプランク・スケールと呼ぶことになりま
　　した。

　　　そして、このプランク長を光速で割った時間、すなわち、10のマイナス44乗秒
　　をプランク時間といいます。宇宙開闢からプランク時間だけ過ぎると、宇宙は
　　だいたいプランク長の大きさとなり、ここで重力が他の三力から分岐することと
　　なるわけです。

　まさに、それはイデアの世界－－ある物理学者はこう考えるだろう。

　この宇宙には十次元のストリングがあるだけである。そのうちの一次元は時間となって発現する。三次元は、空間を構成する。そして、残りの六次元によって、質、量、電荷、スピンなどの粒子の特性を記述する要素が形づくられるのだ、と。結局、宇宙はかつてプラトンが想像したような、幾何学としての実体以外に真実はないのだ、と。

　上記のパラグラフの説明は、きわめて感覚的な表現です。だが、この説明は、スーパー・ストリング理論の現在の雰囲気をよく伝えてあまりあると言えます。スーパー・ストリング理論は、まさに理論そのものであって、実験物理学の世界とは無縁の存在ともいえます。

　事実、この見事な対称性を実証する実験的、観測的手段を現段階の物理学者は持たないのです。その理由は、例のビッグバンのグラフ（Sheet 13 【宇宙創造の７日間】）を想像すればわかるはずです。スーパー・ストリングが実証されるエネルギーは、私たちの手の届かないはるか彼方にあるからです。

　しかも、スーパー・ストリングは、厳しい見方をすれば、理論として完成されているとは言えないかもしれない。なぜなら、この理論はあまりに複雑すぎて、提唱者であるジョン・シュワルツやマイケル・グリーンすら、その基礎となる数学に対して確たる自信を持っていないと言われます。そしてこのスーパー・ストリングを記述する数学は、まだ存在しないとも言われています。おそらくそれは、これから登場する未来の数学なのだろうと思われます。

ジョン・シュワルツ　1941～

　　カリフォルニア工科大学教授。南部らのストリング理論が展開された当時から、
　一貫してストリング理論の研究を続け、1985年、ついに、マイケル・グリーンと
　共同でスーパー・ストリング理論の考えに至った。

マイケル・グリーン

　　ロンドン、クィーン・マリー大学教授。シュワルツとの協同研究でスーパー・
　ストリング理論をスターダムにのしあげた。シュワルツ同様、1970年代から、
　ストリング理論の研究を続けたが、学会からきわめて冷淡な扱いを受けていた。
　現在でもスーパー・ストリング理論に対する風当たりは相当きついようである。

　こうして熱狂的なファンを集める一方で、この理論はいささか浮き上がった存在となっていることも否めません。ワインバーグ、サラムと同じ業績でノーベル賞を受賞したグラショウは、「素粒子物理学の問題を純粋思考の力だけで解くことはできない」と、スーパー・ストリング理論に対して嫌悪感を示しています。あの現実主義的理想主義者、リチャード・ファインマンもまたしかりでした。

スティーヴン・ワインバーグ　1933～

　New York生まれ、コーネル大卒。32歳でカリフォルニア大バークレー校
の教授となる。1979年、サラムと共に電弱統一理論で、ノーベル物理学賞
を受賞。素人向けにやさしく物理を解説することが得意。

アブダス・サラム　　　　　1926～　

　パキスタン生まれ、イギリスのケンブリッジ大学で博士号取得。1964年から、
イタリアのトリエステの国際理論物理学センター所長。1979年、ノーベル物理
学賞受賞。常に素粒子物理の最先端の研究を続けており、現在もスーパー・
ストリング理論の研究で有名。

シェルドン・L・グラショウ　1932～

　ロシア系移民の子として New Yorkに生まれる。コーネル大卒。
1967年より、ハーバード大学教授となる。第４のクォークである「チャーム」
を予言。
　1979年、ワインバーグ／サラムと共に、ノーベル物理学賞を受賞。
　スーパー・ストリング理論に対してはげしく反対している。

リチャード・ファインマン　1918～1988

　自伝『ご冗談でしょう、ファインマンさん』（邦訳　岩波書店）は物理学者
のみならず、多くの一般の人々を楽しませてくれた。
　また、物理の理想を高尚に、そして簡潔に語った彼の教科書『ファインマン
物理学』で物理学を学んだ学生も多いはず。スペース・シャトルチャレンジャー
の事故調査にもあたったが、1988年、癌で亡くなった。

　BOOK 2：はここまでとします。

　　*********(((((((((((((BOOK 2-11　了)))))))))))))**********

　　次回（第18回目）からは、しばらく　お休みの後で、BOOK ３：に進みます。

　　乞う　ご期待！　

－－－That's All for Today ! So Long Everyone !

　　　（では、本日は、ここまで。）

By Dr. P
　　　E-mail : poesie@s5.dion.ne.jp
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