String theory - Brian Greene

Summary

このスクリプトは、1919年にドイツの数学者Theodor Kaluzaが提唱した、宇宙には3次元以上の次元が存在するという革新的な理論を紹介しています。Einsteinの相対性理論に基づき、重力を空間の歪みで説明し、Kaluzaはこれを応用して電磁力を4次元空間の歪みと関連付けました。その後の研究では、これらの次元が非常に小さく巻かれている可能性が示され、超弦理論によってこのアイデアが復活しました。10次元空間と1次元時間を持つ宇宙でのみ機能するという超弦理論は、基本的な粒子を振動する細い「弦」として捉え、これらの弦の振動が様々な粒子を生成すると考えられています。これらの追加の次元は、宇宙の基本的な定数を説明する鍵となり、近い将来のCERNのLarge Hadron Colliderでこれらの次元を直接検証することができるかもしれません。

Takeaways

• 📚 1919年に、ドイツの数学者Theodor Kaluzaは、宇宙には3次元以上の次元があるかもしれないという大胆で奇妙なアイデアを提案しました。
• 🌌 Einsteinは1907年に特殊相対性理論を発見後、重力の基本的な仕組みを理解することを目指しましたが、その理論はニュートンの重力の法則を超えるものでした。
• 🔮 Einsteinは重力が空間そのものの曲率によって伝達されると発見し、物質が空間を変形させることで重力を説明しました。
• 🌐 KaluzaはEinsteinの理論に基づき、電磁力も4次元空間の曲率で説明できるかもしれないと主張しました。
• 🎉 Kaluzaの方程式により、新たな方程式が得られ、それが電磁力を記述する既知の方程式でした。
• 🤔 Kaluzaの理論には疑問が残され、空間の次元が実際に存在するかどうか、またその理論が現実世界で正確に機能するかどうかが問われました。
• 🔄 Oskar Kleinは1926年に、次元が大きく見やすいものと小さく巻かれているものがあるかもしれないと提案しました。
• 🌀 超弦理論は、物質と力の基本的な構成要素を探求する理論で、それが10次元空間と1次元時間でのみ機能することがわかりました。
• 🔬 超弦理論では、宇宙の20の基本的な数値が、追加の次元の形状に依存しているとされています。
• 🚀 これから5〜10年で、CERNのLarge Hadron Colliderでこれらの追加次元が存在するかどうかを直接テストできるかもしれないとされています。
• 🌟 これらの追加次元が実在するかどうかの検証は、宇宙の基本的な構造を理解する上で非常に興味深い可能性を提供しています。

Q & A

テオドール・カルツァが何年提唱した宇宙の次元についてのアイデアは何ですか？

テオドール・カルツァは1919年に、私たちの宇宙が左-right、back-forth、そしてup-downの3つの次元だけでなく、さらに多くの空間次元を持つかもしれないというアイデアを提唱しました。

アインシュタインはなぜ重力を理解しようとしましたか？

アインシュタインは、1907年に特殊相対性理論を発見した後、重力という偉大で普遍的な力を完全に理解しようとしました。ニュートンの重力の法則は惑星や月の動きを説明できますが、重力がどのように機能するかについては説明していませんでした。

アインシュタインの重力の理論の中心的なアイデアは何ですか？

アインシュタインの重力の理論では、空間自体が重力を伝達する介质であるとされています。物質が存在すると、例えば太陽のように、空間の織り目を曲げ曲がらせ、それが重力の力を伝えると言われています。

カルツァはどのようにして電磁力を空間の歪みと曲げることについて表現しようとしましたか？

カルツァは、アインシュタインが空間と時間を用いて重力を表現したのと同じ方法で電磁力を表現しようと考えました。彼は4つの空間次元を想像し、電磁力がその4番目の次元の歪みと曲げとして表現されると提案しました。

オスカー・クラインはどのようにして次元が見えない可能性があると示しましたか？

オスカー・クラインは1926年に、次元が大きくて簡単に見ることができなかったり、非常に小さくて巻かれている可能性があることを提案しました。小さな巻いた次元は、私たちの周りにあっても見えないかもしれないと述べています。

超弦理論とは何ですか？

超弦理論は、世界中のすべての物質を構成する基本的で分割不能な要素が何であるかを問う理論です。この理論では、物質は振動するエネルギーのフィラメント、つまり「弦」によって構成されているとされています。

超弦理論において宇宙が機能するために必要な空間の次元は何ですか？

超弦理論においては、宇宙が機能するためには10の空間次元と1の時間の次元が必要です。これはカルツァとクラインのアイデアを新しい形で蘇らせています。

宇宙の20の数値とは何ですか？

宇宙の20の数値とは、電子やクォークなどの粒子の質量、重力や電磁力の強さなど、宇宙を記述するのに必要な基本的な数値のことです。これらの数値は非常に精密に測定されていますが、なぜそのような特定の値を持つのかについてはまだ説明がありません。

これらの追加次元が宇宙の20の数値とどのように関連しているとされていますか？

これらの追加次元の形状や幾何学的な構造は、弦の振動パターンに影響を与え、それが宇宙の20の数値を決定するとされています。もしこれらの次元の形状が正確にわかれば、宇宙の構造が現在の形である理由について基本的な説明が得られる可能性があります。

Large Hadron Colliderで行われることで期待される実験とは何ですか？

Large Hadron Colliderで行われることで期待される実験は、高エネルギーの粒子衝突によって他の次元に飛び込む可能性があるデブリを検出することです。もし衝突後のエネルギーが衝突前よりも少なければ、それが他の次元に存在する証拠となるでしょう。