思考は現実化する「意味」を量子力学から届けます!!

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イーロン・マスクが考えるマルチユニバース

カテゴリ : 今日記
本日は、イーロンマスクが「マルチユニバース」について語っている動画(2018年9月6日にジョーローガン氏とイーロンマスク氏が2時間半対談)をご紹介いたします。

以下 ⇩ にPOINTをまとめてみました。ご覧ください。

・この世にはたくさんの宇宙が存在していて、この宇宙が消えても、また新たな宇宙が次々と誕生する。そして、それが無限に続いていて、生と死も無限に永遠に続いている。

・たくさんのシミュレーションが走っていて、このシミュレーションを「現実」とか「多次元」と呼ぶことにしようとしているだけ。

・我々がシミュレーションの世界にいるとすると、我々も今の生活に似た技術発展を続けるシミュレーションを作り出すことになる。

・我々は進化をし続ける仮想現実の中で生活をしている。仮想現実のコンピューターの中にいる。
 地球にいると思っているのは、間違いかもしれない。

参照:https://youtu.be/5Rt698j_FVk

以上の話を聞いて思ったのは、膜理論(M theory)(https://ja.wikipedia.org/wiki/M%E7%90%86%E8%AB%96)です。すなわち、この世界は膜状のエネルギー体でできているという理論なのですが、この膜理論を証明しようとするには、11次元を前提としないといけません。すなわち、11次元あるという時点で「宇宙の外を前提としなければならない」と言われているほど、常識を超える価値観になります。
そこで、この理論を論理立てて証明するには、このイーロン・マスクが話題に取り上げているようなマルチユニバース(多元宇宙論)の話が出てくるのです。つまり、最先端の量子物理学上の世界では、いま、この世界がシミュレーション(シミュレーション仮説)であれば、すべて(ビッグバンすらも)説明ができるという話になっているのです。この動画の中で、2人は大変興味深い話をしている訳ですが、こんな話をまじめに聞いていると、映画マトリックスの世界もまんざら間違っていないのかもしれないと思ってしまいます。
2018-09-24 22:33:35

大きさの比較をしてみました

カテゴリ : 今日記
素粒子と人間の大きさの比較をしてみると、素粒子がどれほど小さいかが分かります。例えますと、下の表のとおりなのですが、人の大きさと銀河系の大きさの比率くらい違いがあることが分かります(素粒子は本当に本当に小さい)。




ここで、原子や原子核、素粒子の話をもう少し詳しくします。
全ての物質は原子からできています。初めは、ひとつのかたまりだと思われていた原子ですが、研究が進み、よく調べてみると、原子のまん中に原子核と言うものがあって、その周りを電子が取り囲んでいることがわかりました。
さらに研究が進み、この原子核もプラスの電気を持っている陽子(ようし)という粒と、電気を持たない中性子という粒の固まりで、その周りをマイナスの電気を持つ電子が取り囲んでいることがわかりました。
さらに最新の研究では、この陽子や中性子も、もっと小さなクォークという素粒子(全部で18種類あります)からできていることまで解明されています。
ところで、この原子を作っている粒のうち電子はとても軽いので、原子自体の重さはほとんどが原子核の重さです。
そして原子核は、だいたい半分が陽子で、残り約半分が中性子からできています。ですから原子の重さの約半分は陽子の重さで、約半分は中性子の重さです。ということは、私たちの体も、地球も、全てのものは原子からできているのですから、みなさんの体重の約半分は陽子の重さで、約半分は中性子の重さということになります。ちなみに、原子や原子核はとても小さく、原子はおよそ1億分の1cmの大きさしかありません。
原子核はもっと小さくて、およそ1兆分の1cm!ここまでくると、観察者の思いや価値観、思想によって物質が変化(現れたり消えたり)する現象を観察することができます(先日の日記で取り上げました「二重スリット実験」の話です)。
2018-09-23 23:17:20

タイムマシンは造れるのか


タイムトラベルは空想の産物のように聞こえるかもしれませんが、実現可能だと考える科学者もいます。
『時間は空間の一種に過ぎず、空間と同じように時間も前へ進んだり後ろへ戻ったりできる』とのことです。
物理学者のアルバート・アインシュタインは、3次元空間は時間とつながっており、時間が4次元として機能していると考えていました。
アインシュタインが時空連続体と呼んだこの構造が今日の宇宙のモデルにもなっています。
しかし一方でアインシュタインは、この時空連続体を折り曲げることで遠隔の2地点間に近道を作れると考えていました。この現象はワームホールと呼ばれ、時空連続体の2カ所に開口部があるトンネルとして描かれます。
ワームホールは宇宙に自然に存在するかもしれないとも言われており、実際に、ロシアの科学者は電波望遠鏡を使ってワームホールを観測しようとしているくらいです。先月、インターステラーという映画を観たのですが、まさに、このワームホールの話が実にリアルな物理的空間として物理的な裏付けのもと出てくるので、イメージつかみたい方はぜひご覧になられてください。
Wormhole
Image captionワームホールのイメージ図。ワームホールは宇宙の異なる時空連続体をショートカットするトンネルのようなものだと考えられています。
もしタイムマシンがワームホールを使うようになったら、その「口」が開いているときだけと言われています。ワームホールの「口」を通って物質が移動するには、自然界には存在しない反重力等のエネルギーが必要だと言われています。そこで登場するのが、宇宙を満たす「暗黒エネルギー」という物質です。その実態を解明できれば、ワームホールを端から端まで通り抜けるのに必要な間、暗黒エネルギーで「口」を開けておけるかもしれないということです。
「ワームホールを作れるのか、その技術が我々にあるのか、分からない。しかし人類の文明が将来的に何ができるようになるのか、分かりようもない」とのこと。
皆さんもご承知のとおり、技術の進歩は目覚しく、時空そのものを制御できる日が来るのかもしれません。
ワームホールは物理学の中でもどちらかと言えば、理論上の推論という性質が強いですが、タイムトラベル実現を考えるひとつの方向性ではあります。

タイムマシンの設計図をつくったマレット教授

アインシュタイン方程式について12歳で読んだ本が、ヒントとなっているとのことですが、マレット教授は、実際に動くタイムマシンの製造に使えるという原理を説明するため、卓上電子端末を造りました。
この端末はまず、レーザーを使って循環する光線を生み出します。この「レーザーの輪」の内側の空間は「コップの中のコーヒーを混ぜたときのように」ねじ曲がるので、
直線状の時間軸は環状にねじれる可能性があるといいます。

時間と空間は密接につながっているため、ねじ曲がった空間では時間もねじれます。この理論では、十分に小さな空間で十分な密度のレーザーを循環させれば、私たちが暮らす直線状の時間軸を変化させることができるかもしれません。
ちなみに、「空間を十分な強度でねじ曲げれば、直線状の時間軸も環状にねじれるだろう。もし時間がいきなり環状にねじ曲がれば、過去に旅することも可能になる」とマレット教授は説明しています。
ただし、これを成功させるには膨大な力と、全てを極小サイズに小さくする方法が必要とのこと。・・・現実はそんなに簡単ではないようです。
通説では、宇宙は変化しない時空の「かたまり」だと考えられています。これはアインシュタイン方程式から直接導き出されるそうです。
「このモデルでは、現在と過去、未来が等価の現実だというのが重要なポイントになります。つまり、過去に存在したものも、今存在しているものも、これから存在するものも、時空のどこかにある」ということです(豪シドニー大学時間研究所のクリスティー・ミラー博士より)。
「恐竜は過去のどこかで恐竜らしいことを今もしていて、私たちも同時にここにいる。未来もすべて、時空上のどこかにいま存在している」
Albert Einstein
Image captionアインシュタイン方程式から、宇宙は時空のかたまりのようなものだと考えられている
この時空モデルを想像するには、時間軸の別の場所を、空間の別の場所のようなものと考えると分かり易いようです。
しかしこのモデルでは、過去・現在・未来はどれも全て確定していることになります。つまり、過去にさかのぼっても事実を変えることはできないです。有名な例を挙げるなら、過去にさかのぼって誰かの祖父を殺し、その孫が未来に存在するのを食い止めるというような話がありますが、それができなくなる理論です。なるほど、これでタイムマシンができて過去に戻って、また今に、戻ってきても何ら過去の振る舞いは今に影響を与えないことになります。この理論は素晴らしいかも。

量子物理学は、私たちが学校の教科書で習った古典的な物理学の法則がまったく機能しない極微の世界を司っています。たとえば量子物理学の世界では、ひとつの素粒子が複数の場所に同時に存在できます。
また、時間を逆行したり、素粒子が壁を通り抜けることもできます。まさに非常識な世界が常識としていま我々の目の前で振る舞い続けています。量子物理学では不可能なことはないのです。人の意思によって景色は一変するような世界なのです。

今現在、時間を逆行する方法について、使えそうなアイデアを本当に持っている人は残念ながら今はいません。そのため、タイムトラベルは今なお、遠い夢にすぎないといわれています。
しかし、近い未来、量子力学の発展がタイムマシンを作り出すことを確信します。(参考記事:'We can build a real time machine'
2018-09-22 17:53:27

二重スリット実験とは




19世紀初頭に行われたヤングの「二重スリット」の実験は、光は波だ!ということを決定づけた実験として有名になりました。
 20世紀に入り、量子力学が発展した後には、光だけではなく、電子のような粒子(目に見えない様な最小物質)を用いた実験も行っており、こう結論付けられました。➡物質は、波状のエネルギー体でもあり、目に見える物質でもあると。これは「波動/粒子の二重性」と言われています。20世紀の半ばにファインマンにより提唱されました。このファインマンの時代には思考実験と考えられていた二重スリット実験ですが、その後、科学技術の発展に伴い、電子だけでなく、光子や原子、分子でも実現が可能となり、今でもさまざまな実験装置・技術を用いて繰り返うなし実施されています。

 どの実験も、量子力学が教える波動/粒子の二重性の不可思議を示す実験結果となっていることには注目です。つまり、我々が目にしている物質は波のようなエネルギー体でもあり、物質でもある。そして、物質になっている時というのは、人間などの観察者が観察(見ている時)している時なのです。つまり、見ていない時には存在していないということになります。
 実に興味深い実験結果です。


※ 2002年に、二重スリット実験はフィジックス・ワールド英語版の読者による投票で
  「最も美しい実験」に選ばれております。


※ https://youtu.be/qcpdSqG60Bc

詳細をお知りになりたい方は、こちらの
「分かり易い二重スリットの実験」をご覧ください。
2018-09-21 22:25:52

粒子から粒子へ電磁波がエネルギーを運ぶ過程の観測に成功

カテゴリ : 今日記
地球周辺の宇宙空間で、粒子から粒子へ電磁波がエネルギーを運ぶ過程の観測に成功したと、宇宙航空研究開発機構(JAXA)などの国際研究チームが9月7日に発表した。高エネルギー電子の加速メカニズムや、電子機器に悪影響を及ぼす「磁気嵐」が発達する過程の解析などに応用が期待できるという。

 粒子が電磁波へエネルギーを渡していることを直接観測したのは世界で2例目。電磁波から粒子へエネルギーを渡していることを直接観測したのは世界初。研究成果は米科学誌「Science」に9月7日付けで掲載された。

 宇宙空間は、粒子同士がめったにぶつからず、互いに影響し合わないほど物質の密度が低い。そんな環境でも、電子やイオンなどの荷電粒子は人工衛星に障害を与えるほどの高エネルギーを持つ。荷電粒子は、直接の衝突ではなく電磁波を介してエネルギーをやりとりしているのだと研究チームはいう。

 JAXAは、電磁波を介したエネルギーのやりとりを船の波に例える。「船同士はぶつからなくても、船から発生した波が他の船を揺らす。船の場合は水の波だが、宇宙空間では電磁波がその役割を持つ」(JAXA)

 研究チームは計測機材を搭載した衛星が取得したデータを解析。水素イオンからヘリウムイオンへエネルギーが運ばれる現象を捉えることに成功した。水素イオンの一部が、特徴的な動きをして電磁波にエネルギーを渡しており、ヘリウムイオンも電磁波からエネルギーを受け取る特徴的な動きをしていることが検出できたという。
2018-09-20 18:25:09

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イーロン・マスクが考えるマルチユニバース

カテゴリ : 今日記
本日は、イーロンマスクが「マルチユニバース」について語っている動画(2018年9月6日にジョーローガン氏とイーロンマスク氏が2時間半対談)をご紹介いたします。

以下 ⇩ にPOINTをまとめてみました。ご覧ください。

・この世にはたくさんの宇宙が存在していて、この宇宙が消えても、また新たな宇宙が次々と誕生する。そして、それが無限に続いていて、生と死も無限に永遠に続いている。

・たくさんのシミュレーションが走っていて、このシミュレーションを「現実」とか「多次元」と呼ぶことにしようとしているだけ。

・我々がシミュレーションの世界にいるとすると、我々も今の生活に似た技術発展を続けるシミュレーションを作り出すことになる。

・我々は進化をし続ける仮想現実の中で生活をしている。仮想現実のコンピューターの中にいる。
 地球にいると思っているのは、間違いかもしれない。

参照:https://youtu.be/5Rt698j_FVk

以上の話を聞いて思ったのは、膜理論(M theory)(https://ja.wikipedia.org/wiki/M%E7%90%86%E8%AB%96)です。すなわち、この世界は膜状のエネルギー体でできているという理論なのですが、この膜理論を証明しようとするには、11次元を前提としないといけません。すなわち、11次元あるという時点で「宇宙の外を前提としなければならない」と言われているほど、常識を超える価値観になります。
そこで、この理論を論理立てて証明するには、このイーロン・マスクが話題に取り上げているようなマルチユニバース(多元宇宙論)の話が出てくるのです。つまり、最先端の量子物理学上の世界では、いま、この世界がシミュレーション(シミュレーション仮説)であれば、すべて(ビッグバンすらも)説明ができるという話になっているのです。この動画の中で、2人は大変興味深い話をしている訳ですが、こんな話をまじめに聞いていると、映画マトリックスの世界もまんざら間違っていないのかもしれないと思ってしまいます。
2018-09-24 22:33:35

大きさの比較をしてみました

カテゴリ : 今日記
素粒子と人間の大きさの比較をしてみると、素粒子がどれほど小さいかが分かります。例えますと、下の表のとおりなのですが、人の大きさと銀河系の大きさの比率くらい違いがあることが分かります(素粒子は本当に本当に小さい)。




ここで、原子や原子核、素粒子の話をもう少し詳しくします。
全ての物質は原子からできています。初めは、ひとつのかたまりだと思われていた原子ですが、研究が進み、よく調べてみると、原子のまん中に原子核と言うものがあって、その周りを電子が取り囲んでいることがわかりました。
さらに研究が進み、この原子核もプラスの電気を持っている陽子(ようし)という粒と、電気を持たない中性子という粒の固まりで、その周りをマイナスの電気を持つ電子が取り囲んでいることがわかりました。
さらに最新の研究では、この陽子や中性子も、もっと小さなクォークという素粒子(全部で18種類あります)からできていることまで解明されています。
ところで、この原子を作っている粒のうち電子はとても軽いので、原子自体の重さはほとんどが原子核の重さです。
そして原子核は、だいたい半分が陽子で、残り約半分が中性子からできています。ですから原子の重さの約半分は陽子の重さで、約半分は中性子の重さです。ということは、私たちの体も、地球も、全てのものは原子からできているのですから、みなさんの体重の約半分は陽子の重さで、約半分は中性子の重さということになります。ちなみに、原子や原子核はとても小さく、原子はおよそ1億分の1cmの大きさしかありません。
原子核はもっと小さくて、およそ1兆分の1cm!ここまでくると、観察者の思いや価値観、思想によって物質が変化(現れたり消えたり)する現象を観察することができます(先日の日記で取り上げました「二重スリット実験」の話です)。
2018-09-23 23:17:20

タイムマシンは造れるのか


タイムトラベルは空想の産物のように聞こえるかもしれませんが、実現可能だと考える科学者もいます。
『時間は空間の一種に過ぎず、空間と同じように時間も前へ進んだり後ろへ戻ったりできる』とのことです。
物理学者のアルバート・アインシュタインは、3次元空間は時間とつながっており、時間が4次元として機能していると考えていました。
アインシュタインが時空連続体と呼んだこの構造が今日の宇宙のモデルにもなっています。
しかし一方でアインシュタインは、この時空連続体を折り曲げることで遠隔の2地点間に近道を作れると考えていました。この現象はワームホールと呼ばれ、時空連続体の2カ所に開口部があるトンネルとして描かれます。
ワームホールは宇宙に自然に存在するかもしれないとも言われており、実際に、ロシアの科学者は電波望遠鏡を使ってワームホールを観測しようとしているくらいです。先月、インターステラーという映画を観たのですが、まさに、このワームホールの話が実にリアルな物理的空間として物理的な裏付けのもと出てくるので、イメージつかみたい方はぜひご覧になられてください。
Wormhole
Image captionワームホールのイメージ図。ワームホールは宇宙の異なる時空連続体をショートカットするトンネルのようなものだと考えられています。
もしタイムマシンがワームホールを使うようになったら、その「口」が開いているときだけと言われています。ワームホールの「口」を通って物質が移動するには、自然界には存在しない反重力等のエネルギーが必要だと言われています。そこで登場するのが、宇宙を満たす「暗黒エネルギー」という物質です。その実態を解明できれば、ワームホールを端から端まで通り抜けるのに必要な間、暗黒エネルギーで「口」を開けておけるかもしれないということです。
「ワームホールを作れるのか、その技術が我々にあるのか、分からない。しかし人類の文明が将来的に何ができるようになるのか、分かりようもない」とのこと。
皆さんもご承知のとおり、技術の進歩は目覚しく、時空そのものを制御できる日が来るのかもしれません。
ワームホールは物理学の中でもどちらかと言えば、理論上の推論という性質が強いですが、タイムトラベル実現を考えるひとつの方向性ではあります。

タイムマシンの設計図をつくったマレット教授

アインシュタイン方程式について12歳で読んだ本が、ヒントとなっているとのことですが、マレット教授は、実際に動くタイムマシンの製造に使えるという原理を説明するため、卓上電子端末を造りました。
この端末はまず、レーザーを使って循環する光線を生み出します。この「レーザーの輪」の内側の空間は「コップの中のコーヒーを混ぜたときのように」ねじ曲がるので、
直線状の時間軸は環状にねじれる可能性があるといいます。

時間と空間は密接につながっているため、ねじ曲がった空間では時間もねじれます。この理論では、十分に小さな空間で十分な密度のレーザーを循環させれば、私たちが暮らす直線状の時間軸を変化させることができるかもしれません。
ちなみに、「空間を十分な強度でねじ曲げれば、直線状の時間軸も環状にねじれるだろう。もし時間がいきなり環状にねじ曲がれば、過去に旅することも可能になる」とマレット教授は説明しています。
ただし、これを成功させるには膨大な力と、全てを極小サイズに小さくする方法が必要とのこと。・・・現実はそんなに簡単ではないようです。
通説では、宇宙は変化しない時空の「かたまり」だと考えられています。これはアインシュタイン方程式から直接導き出されるそうです。
「このモデルでは、現在と過去、未来が等価の現実だというのが重要なポイントになります。つまり、過去に存在したものも、今存在しているものも、これから存在するものも、時空のどこかにある」ということです(豪シドニー大学時間研究所のクリスティー・ミラー博士より)。
「恐竜は過去のどこかで恐竜らしいことを今もしていて、私たちも同時にここにいる。未来もすべて、時空上のどこかにいま存在している」
Albert Einstein
Image captionアインシュタイン方程式から、宇宙は時空のかたまりのようなものだと考えられている
この時空モデルを想像するには、時間軸の別の場所を、空間の別の場所のようなものと考えると分かり易いようです。
しかしこのモデルでは、過去・現在・未来はどれも全て確定していることになります。つまり、過去にさかのぼっても事実を変えることはできないです。有名な例を挙げるなら、過去にさかのぼって誰かの祖父を殺し、その孫が未来に存在するのを食い止めるというような話がありますが、それができなくなる理論です。なるほど、これでタイムマシンができて過去に戻って、また今に、戻ってきても何ら過去の振る舞いは今に影響を与えないことになります。この理論は素晴らしいかも。

量子物理学は、私たちが学校の教科書で習った古典的な物理学の法則がまったく機能しない極微の世界を司っています。たとえば量子物理学の世界では、ひとつの素粒子が複数の場所に同時に存在できます。
また、時間を逆行したり、素粒子が壁を通り抜けることもできます。まさに非常識な世界が常識としていま我々の目の前で振る舞い続けています。量子物理学では不可能なことはないのです。人の意思によって景色は一変するような世界なのです。

今現在、時間を逆行する方法について、使えそうなアイデアを本当に持っている人は残念ながら今はいません。そのため、タイムトラベルは今なお、遠い夢にすぎないといわれています。
しかし、近い未来、量子力学の発展がタイムマシンを作り出すことを確信します。(参考記事:'We can build a real time machine'
2018-09-22 17:53:27

二重スリット実験とは




19世紀初頭に行われたヤングの「二重スリット」の実験は、光は波だ!ということを決定づけた実験として有名になりました。
 20世紀に入り、量子力学が発展した後には、光だけではなく、電子のような粒子(目に見えない様な最小物質)を用いた実験も行っており、こう結論付けられました。➡物質は、波状のエネルギー体でもあり、目に見える物質でもあると。これは「波動/粒子の二重性」と言われています。20世紀の半ばにファインマンにより提唱されました。このファインマンの時代には思考実験と考えられていた二重スリット実験ですが、その後、科学技術の発展に伴い、電子だけでなく、光子や原子、分子でも実現が可能となり、今でもさまざまな実験装置・技術を用いて繰り返うなし実施されています。

 どの実験も、量子力学が教える波動/粒子の二重性の不可思議を示す実験結果となっていることには注目です。つまり、我々が目にしている物質は波のようなエネルギー体でもあり、物質でもある。そして、物質になっている時というのは、人間などの観察者が観察(見ている時)している時なのです。つまり、見ていない時には存在していないということになります。
 実に興味深い実験結果です。


※ 2002年に、二重スリット実験はフィジックス・ワールド英語版の読者による投票で
  「最も美しい実験」に選ばれております。


※ https://youtu.be/qcpdSqG60Bc

詳細をお知りになりたい方は、こちらの
「分かり易い二重スリットの実験」をご覧ください。
2018-09-21 22:25:52

粒子から粒子へ電磁波がエネルギーを運ぶ過程の観測に成功

カテゴリ : 今日記
地球周辺の宇宙空間で、粒子から粒子へ電磁波がエネルギーを運ぶ過程の観測に成功したと、宇宙航空研究開発機構(JAXA)などの国際研究チームが9月7日に発表した。高エネルギー電子の加速メカニズムや、電子機器に悪影響を及ぼす「磁気嵐」が発達する過程の解析などに応用が期待できるという。

 粒子が電磁波へエネルギーを渡していることを直接観測したのは世界で2例目。電磁波から粒子へエネルギーを渡していることを直接観測したのは世界初。研究成果は米科学誌「Science」に9月7日付けで掲載された。

 宇宙空間は、粒子同士がめったにぶつからず、互いに影響し合わないほど物質の密度が低い。そんな環境でも、電子やイオンなどの荷電粒子は人工衛星に障害を与えるほどの高エネルギーを持つ。荷電粒子は、直接の衝突ではなく電磁波を介してエネルギーをやりとりしているのだと研究チームはいう。

 JAXAは、電磁波を介したエネルギーのやりとりを船の波に例える。「船同士はぶつからなくても、船から発生した波が他の船を揺らす。船の場合は水の波だが、宇宙空間では電磁波がその役割を持つ」(JAXA)

 研究チームは計測機材を搭載した衛星が取得したデータを解析。水素イオンからヘリウムイオンへエネルギーが運ばれる現象を捉えることに成功した。水素イオンの一部が、特徴的な動きをして電磁波にエネルギーを渡しており、ヘリウムイオンも電磁波からエネルギーを受け取る特徴的な動きをしていることが検出できたという。
2018-09-20 18:25:09

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