元々9次元だった宇宙が3次元になった理由 107
ストーリー by headless
10次元ポケット 部門より
10次元ポケット 部門より
insiderman 曰く、
高エネルギー加速器研究機構(KEK)と静岡大学、大阪大学による研究チームが、宇宙が3次元で誕生する仕組みをシミュレーションにより解明した (KEKのプレスリリース、 日本経済新聞の記事、 SankeiBizの記事)。
超弦理論では空間が9次元でなければ量子力学と矛盾するが、現実の宇宙空間は3次元である。この謎を解明するため、超弦理論に基づいて宇宙誕生の様子をシミュレーションした結果、宇宙は最初9次元の空間的広がりを持っているが、ある時点で3方向だけが膨張し始めることが示された。3次元以外の6次元空間は非常に小さい状態のままで存在し、人間は感じることすらできないのだという。
仕組みを解明ってのはちょっと違うかなあ (スコア:3, 参考になる)
9次元の空間があって、6方向が自発的に潰れて3次元だけが広がって残るっていうメカニズム自体は昔から提唱されている。
ただ、それが本当に実現するのかどうかは微妙なところがあった。本来なら弦理論でそのまま計算すれば出てくる、と思われているんだけど、そもそも弦理論ではまともに計算できる場合がほとんど無い。
（計算法が確立していない）
で、今回、弦理論に基づく新しい計算法……といってもどんな場合にでも使える厳密解ではなく、ある仮定（条件）のもとでの一種の近似解というか計算法というか、そう言うものを開発、シミュレーションを走らせてみたら確かに6次元が相対的に潰れるという計算結果が出てきたよ、と。
Re:仕組みを解明ってのはちょっと違うかなあ (スコア:1)
条件が違っていれば、もしかしたら我々の3次元の世界ではなく、9次元がひろがっているような世界があったかもしれない、ということですね、たぶん。
どんな世界なのだろうか。そのような世界は生命が誕生する可能性のある世界かどうかは分かりませんが。
Re:仕組みを解明ってのはちょっと違うかなあ (スコア:1)
Re:仕組みを解明ってのはちょっと違うかなあ (スコア:1)
４つ以上広がっていると、重力やら電磁力やらの減衰の仕方が逆二乗じゃなく逆三乗・逆四乗・・・になるので今の標準理論のパラメーターのままでは恒星を維持できなかったりするんでしょうなぁ
Re:仕組みを解明ってのはちょっと違うかなあ (スコア:1)
なるほど、物理法則がそこまで変わってしまうと、生命はおろか、恒星すらまともにできない可能性が高そうですね。
なんだそういうことだったのか。 (スコア:2)
和訳まだ？
ホーキング博士は (スコア:2)
「我々のいる空間は、34次元空間。 死後の世界など無い。」 と言ったと、聞いたことがあるが、6次元ですらピンとこないのに・・・。
だれか、解りやすい解説リンク希望。
hoihoi-p 得意淡然、失意泰然。
Re:ホーキング博士は (スコア:2)
大変遅れました。（体調不良）
そうです、そうです。「超弦理論」。
しかし、3次元以上のベクトル名はなんなんだろう？
hoihoi-p 得意淡然、失意泰然。
”膨張”じゃピンとこないので (スコア:2)
新しい用語で表現して下さい。
どうしても、膨張だと、もともと有限だったものが増えたような感じになるので。
有限集合が無限集合に変わったわけじゃないだろうし。
それとも、本当に有限の三次元空間が、”有限”を維持したまま膨張したのだろうか。
ここは一つ (スコア:2)
永世小学六年生神アイドル支持者（バランス取らなくっちゃなぁっ！！）
残り6次元は本当に小さいまま？ (スコア:1)
３次元の宇宙誕生を再現 高エネ研などが成功
http://sankei.jp.msn.com/science/news/111222/scn11122212270000-n1.htm [msn.com]
ここにある図を見ると、
観測地(主観？)が膨張3方向の真ん中だった場合、
両脇2方向が壁になって、
残り6方向が観測できない可能性がないかなと疑問が浮かびます。
その考え方自体が3次元的(2次元的)と一蹴されるかもしれませんが、
観測できないだけで全9次元方向に膨張している可能性は皆無なんでしょうか？
今回の計算の前提は、
3次元方向だけに膨張した場合に成り立つ計算式とのことですので、
観測できないだけで全9次元方向に膨張している可能性の否定にはならない様に思えます。
識者の方いかがでしょう？
Re:残り6次元は本当に小さいまま？ (スコア:1)
>両脇2方向が壁になって、
>残り6方向が観測できない可能性がないかなと疑問が浮かびます。
その図はあくまでも図として書くためにそうなっていますが、実際には9次元の9軸方向は全て互いに直交していますので、ある軸方向が潰れても、別軸方向は見えます。
例えば、超巨大な部屋の上下方向が狭くなっていっても、左右水平方向の広がりを確認する上では支障はないですよね？
>観測できないだけで全9次元方向に膨張している可能性の否定にはならない様に思えます。
マクロなスケールで様々な方向に広がっているのだとすると、例えば重力や電磁気力の逆二乗則が成立しなくなります。これらの力は広がっていく面積に比例して弱くなりますので、例えば空間が1次元ではどこまで行っても強さが変わらず、2次元では1/rに比例して、4次元では1/r3に比例して弱くならなくてはいけません。
そんなわけで、少なくともマクロなスケールでは我々の世界は空間は3次元だと考えられます。
もちろん、重力や電磁気力はある空間平面内でしか拡散できず、それらが侵入できない別方向に空間が広がってるんだ！という主張は可能ですが、少なくともそれを積極的に主張するための証拠は現時点では存在してないよ、と。
なぜ二次元にならなかったんだ・・・ (スコア:1)
Re:なぜ二次元にならなかったんだ・・・ (スコア:2)
現実が二次元であったなら逃避先が一次元になるだけのような気がします。
もちろん一次元であったなら０次元に。
# 点かわいいよ点
スクープ！ (スコア:1)
次元大助は三つ子ではなく九つ子だった！
らじゃったのだ
素朴な疑問 (スコア:0)
残りの6次元ってのはそこら中に存在しているのかね？
それとも宇宙のどこか一点にのみ存在する？
Re:素朴な疑問 (スコア:4, 興味深い)
そこら中に存在している。
というか、我々全てが残りの6次元方向にも広がっているんだけど、その広がりが薄くて感じられないというか。
薄いステンドグラスみたいなものだと思えばいい。ステンドグラスの中の人（……いや、中の人とか居ないけど）にとっては世界はXY方向にしか広がっていない2次元だけど信じられていたけど、よくよく拡大してみたら実は「厚み方向」なる摩訶不思議な次元が存在していたとかそういう感じ。
我々の世界全部が3次元の薄っぺらい板で、その極薄の厚み方向ってのが6方向ある。
極細の糸は3次元的な実体だけど、直交する2方向には気づかないぐらい非常に薄いってのと同じ。
Re:素朴な疑問 (スコア:2)
Re:素朴な疑問 (スコア:1)
いや、だからそれは同じことなのよ。
理論が言ってるのは、「我々が3次元と認識している世界は実は9次元（互いに直交した軸が9本ある）なんだけど、6次元がコンパクト化されている（微小サイズに巻き取られている）のでマクロなスケールでは見えてこない」というもの。
だから世界は今でも9次元だし、コンパクト化している6次元は十分拡大してやらないと見えない。逆に言えば、十分拡大してやればコンパクト化していたためにマクロなサイズでは無視していた空間方向が見えてくる（これは実験的に追われてる最中）。
じゃあなんで一部の空間次元だけコンパクト化して、3つは生き残ったの？ってのを調べようとする一つの手段として、超弦理論の近似解を用いて数値計算を行ったら確かに勝手に6つの次元がコンパクト化したね、ってのが今回の研究。
Re:素朴な疑問 (スコア:1)
ステンドグラスだって、XYどの直交座標軸とも独立かつ直交する軸をZとして設定している。
もともと3次元空間にいる人から見たら、Z軸なんてもともとあるものに過ぎないし今回の話とは違うけれど、ステンドグラスの中の人から見たら同じ話だよ。
1を聞いて0を知れ!
3次元と2次元での例え (スコア:1)
貧乳だペッタンコだナイチチだと言って、本人も周りの人も「無い」と思っていたけど、
よくよく調べたら、理論的にはすごく薄いけどちゃんと「ある」ことが分かった。
でも触ってみてもあまりに薄すぎて、揉んだ手応えがまるでなかった。
みたいな感じ？
Re:3次元と2次元での例え (スコア:1)
折りたたまれている次元を開けばほら [ansaikuropedia.org]
らじゃったのだ
小さくなった次元間のつながり(Re:素朴な疑問) (スコア:1)
小さくなった6次元の空間は
お互いにつながっている(同じ空間にある)のか、つまり、薄い紙が一つの3次元空間にあるけど、離れていて相互作用がない(あるいはまれ)ようなものなのか、
それとも、独立してつながりは全くないようなものなのか、
どちらなんでしょうか？
閉じているのか開いているのか、っていうことかな？
Re:小さくなった次元間のつながり(Re:素朴な疑問) (スコア:1)
元々の世界が空間9次元で、そのうちの6つの空間軸方向がコンパクト化されている。
比喩で説明すると、2次元世界である一枚の紙があって、これが小さい半径でくるっと丸まって極細の円筒になったようなもの。円筒の長軸方向は今まで通りの十分な広さを持った空間だけど、それと直交する方向は非常に短い範囲で元の場所につなげられている。この世界＝極細円筒の表面は相変わらず2次元（ただしそのうち一方向が極端に短い）だけど、ある程度の大きさで粗視化してしまうと疑似1次元に見える。
で、この極細円筒世界の住人はいわば細長い針みたいな存在で、円筒の表面にへばり付いて生活している。長軸方向には自由にスライドして行けるからそっちの軸方向の存在はわかるけど、横方向には気づかないほど少し進んだだけで元に戻っちゃうから、なかなかその存在に気づけない。
これと同じように、我々の世界も3軸方向には広がってるんだけど、残りの6軸方向でくるっと小さく丸まっている（もちろん、それだけいっぱい空間軸があるのでわかりやすい絵には描けないけど）。
自分の位置を表すために(x,y,z,a,b,c,d,e,f)という9つの変数が必要な世界で、a,b,c,d,e,fに関してはそれぞれ例えばa+δ=aとなるような循環条件を課して、δを非常に小さい値にすっ飛ばした感じ。
Re:小さくなった次元間のつながり(Re:素朴な疑問) (スコア:1)
ふむ、なるほど。
空間は世界にひとつしかない、その6次元がコンパクト化されていると考える方が妥当なのかな。
空間は超弦の数だけあって、それぞれの超弦毎にコンパクト化しているのかと思った。
しかし、そもそも、空間は超弦が作り出しているのか、超弦とは別に存在していたのか？
Re: (スコア:0)
どこにでもいて、どこにもいない。
Re: (スコア:0)
銭○「6次元は逮捕したがやつめの変装ではなかった。やつは残りの3次元の中におる！逮捕だルパ〜ン」
Re: (スコア:0)
紙は一見二次元だが厚みが無視できないレベルまで細かく見れば３次元
みたいなことだと思っているが。
Re:素朴な疑問 (スコア:1)
OS上の各種アプリでコンピュータの画面を記述する時はX,Yの座標で示されている。
詳しく見たらVRAMはアドレスで管理されてるんだけど、
1画素と思ってたのが実はパックドピクセルで、全てのアドレスに2バイトという箱があった。
2バイトという箱はさらに詳しく見ると16ビットという箱があった。
普通にExcelやPhotoshopを使ってる限りは1ビットなんて意識してなかった～
というのはどうでしょう？
Re:素朴な疑問 (スコア:2)
不思議なことに、すんなり入ってくる。
hoihoi-p 得意淡然、失意泰然。
Re:素朴な疑問 (スコア:1)
「次元の軸はあるけど、(現在は)軸方向の空間は殆どない」
って話だよね。
Re: (スコア:0)
そのPacked Pixelがあると、初期宇宙にとって何が嬉しかったんだろうな？
どうせ難解な物理理論なんて理解できないから、なんか、こう、文学的でも説明を聞いて
「そういうことだったのか」と、はたと理解してしまいたい。
＃自分のなかで納得できるかできないかが重要で、合ってるか合ってないかは大して重要ではなかったりする
Re: (スコア:0)
ちょっと違う。
残り6次元を使った点も我々3次元の座標成分は持っている。
9次元中の3次元が伸びたということなら、残りの6次元を使った点の我々3次元への射影は
たくさん存在すると考える方が自然。
Re: (スコア:0)
その内二つは、我々の慣れ親しんだモノになって、日本という非常に狭い場所に押し込められています。
次いってみよ～ (スコア:0)
メンブレーンのM理論あたりかな？
膨張しなかった (スコア:0)
元々9次元の広がりがあったが膨張しなかった、ということは、ものすごく小さな広がりは持ってるのでしょうか。
たとえば1e-308 mくらいの広さとか。
Re:膨張しなかった (スコア:2)
多分プランク長ぐらいに潰れるんじゃない？という有力な意見がありますが，実験的な制限としては，1mmだったかその程度以下としか絞り込めていません．また，こういったある程度大きな余剰次元があるとすると理論的にありがたい（だからもしかしたらあるんじゃないの？），という人もいます．
一応，非常に狭い領域での重力とかそう言ったものを見てやると判別できるんですが（例えば，狭いけど余剰の方向があれば，小さな距離では重力が逆二乗則＝3次元特有の振る舞い、というものからずれる），まだ実験的にそこまで精度が出ていないよと．
加速器なんかで高エネルギー現象（＝微小領域現象に通じる）を追っかけてこの余剰次元を見つけてやろうって試みも進んでいますが，まだ見つかってません．
以前は11次元とか言ってなかったっけ? (スコア:0)
物理学者ってのは言うことがコロコロ変わるんだな。これだからうさんくさい
Re:以前は11次元とか言ってなかったっけ? (スコア:1)
重力を含む３次元の世界の物理法則は、重力を含まない２次元の物理法則として書き表せる？
重力を含めないだけで、２次元としてすべて再記述できる？
本当は2次元な人の陰謀です (スコア:0)
4次元以上を捉える感覚器 (スコア:0)
が人間にはないので、無理だと思う。
４次元立体の構造もトレーニングしないと全く分からないので、脳も処理できないと思われ。
####
4次元の視力を持つ人がスカートの女の子を見ると・・
Re:4次元以上を捉える感覚器 (スコア:1)
Re:4次元以上を捉える感覚器 (スコア:3)
感覚器は視覚だけではありません。「脳内でごにょごにょ」というのは幼児期に触覚から得た三次元情報と視覚からの二次元情報を付き合わせて学習した結果ではないでしょうか。
「火星の人類学者」 [amazon.co.jp] にも先天的に全盲の人の視覚を治療するとどうしても視覚から得られる二次元の情報をうまく扱えないという話があったと思います。
Re:4次元以上を捉える感覚器 (スコア:1)
ということは、そのごにょごにょ部分さえなければ…！
#どうなるのですか？
Re:4次元以上を捉える感覚器 (スコア:1)
おお、少なくとも脳内では2次元嫁と一緒に暮らせる！
…今と同じやないか！！
Re:4次元以上を捉える感覚器 (スコア:1)
本当に人間って三次元までしか認識してないのかなぁ？と思う時がある。
「時間軸」って四番目の次元とは違うのだろうか？
#一応、人間って「時間」を知覚出来ているよね？
通知の設定いじったから、ACだとコメントされても気づかない事が多いよ。あしからずｗ
Re:4次元以上を捉える感覚器 (スコア:1)
４次元空間だと時間軸は含めませんが、
４次元時空だと時間軸を含めます。
で、私たちが知覚しているのは３次元空間＋時間の４次元時空だと。
というのをどこかで聞いた気がする。
Re:4次元以上を捉える感覚器 (スコア:1)
ああ、なるほど、空間と時空とは別物なんですね。
通知の設定いじったから、ACだとコメントされても気づかない事が多いよ。あしからずｗ
Re:実は (スコア:1)
そういや、マイトガインのラスボスは我ら三次元人でしたっけｗ
通知の設定いじったから、ACだとコメントされても気づかない事が多いよ。あしからずｗ
Re:最初の9次元の次数はどっから (スコア:1)
専門ではないけれども，繰り込み可能性が制限しているような。
エネルギーが大きいときは，残りの次元も重要になって，
発散が打ち消しあう次元が限られるということだと思う。
ただ，最初のモデルによって，その次元も何通りかは存在する。
超対称性を仮定するか仮定しないかなどによって異なってくるような。