ちんちらブログ次元とは何か？

次元とは何か？

この世は３次元と言われます。
しかし、私は時が無ければ全ては動かないのだから意味がないと思っていました。
一次元は線で二次元は平面だといいます。しかし、平面も線も厚みがなければ存在し得ないのではないか。
そう、昔から思っていました。
４次元を考えようとするとパニックになります。
頭のいい人の難しい説明はさっぱりわかりません。
私がたまに立ち読みするサイエンス誌「ニュートン」に次元に関する最新の説明がされた特集を昨年発見しました。
千円する月刊誌だし場所に困るので滅多に買いませんが、即購入することにしました。
次元とは何か？私が過去にずっと抱いていた疑問にある程度答えをくれて、４次元についてどう考えればいいかかなりヒントをもらったので感想を書きたいと思います。
頭が足らない私の次元というものの考え方に関する感想です。
もっと早くに感想を書ければ良かったのですが・・・
１月号の記事で今店頭に並んでいるのは２月号です。
でもバックナンバーは入手できるみたいです。
私にとってはお宝本です。

Newton (ニュートン) 2008年 01月号 [雑誌]
(2007/11/26)
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点は０次元である

点は０次元だといいます。どこにも移動できないからです。
１次元は線です。
でも存在できるのだから厚みはあるのではないか？厚みがあるなら移動できるのではないか？
０次元が点なら点と無の差は何か？
そんな素朴で根本的な疑問を抱き続けていました。
物理なら「厚みがあるとは考えてはいけない」なんて言われて煙に巻かれるのではないかと思っていました。
その答えをようやく得ることができました。

一次元にも"厚み"はある

棒を移動している蟻がいるとします。
その蟻は移動ができるのだから、棒には厚みがあります。
しかし、その棒はあまりにも細すぎて認識できないのだそうです。
"厚み"はあるが認識できない。二次元はあるが蟻にはあまりに小さすぎて認識できない。これが答えでした。この理論は「カルツァとクラインの理論」です。

四次元などどこにあるのか？

科学者は言います。四次元など一体どこにあるのか？
これは「カルツァとクラインの理論」で説明されます。私たちは三次元に住んではいるが、四次元も折りたたまれてあるのだそうです。
蟻が気づかないように、人間にもあまりにその存在が小さすぎて気づくことができない。
それが最新の次元の考え方だそうです。

時が無ければ無ではないか？

幼い頃から抱き続けてきた疑問。
この世は三次元かも知れないが時が無ければ全て止まったままだから存在しないのと変わらないのではないか？
私たちが空間を移動できるのも時があるからだ。
それでは四次元ではないだろうか？
私程度の考える疑問ですから周知の問題でした。
アインシュタインはこの世界を四次元時空と呼んだそうです。

時間は同列ではない

時間は一方方向です。
前に進むだけで戻ることはできません。このことを「時間の矢」と呼ぶそうです。
だから他の三次元とは同列には扱えません。
だから四次元時空と呼んだそうです。
未だに四次元目を時間とするか４番目の空間とするのかで言葉の混乱が生じているそうです。空間の４番目の辺を５次元時空と呼ぶか４次元と呼ぶか。

時間は一定ではない

アイザック・ニュートンは時間は一様に流れるものと考えていました。これが絶対時間です。
アリストテレスは時間とは運動を記述する道具に過ぎないと考えました。
砂時計の砂が落ちている間は時は流れているが、砂が落ち終わった後時間が流れていると考えるか、流れていないと考えるか。
私は感覚的にはアイザック・ニュートンですが、現在はアインシュタインの一般相対性理論で「立場によって、空間や時間はのびたり縮んだりする」と考えられています。
有名なのが「うらしま効果」です。光速に近ければ近いほど、そこでは時間が遅く進む。
これは小説やマンガでもよく使われるネタです。私がすぐ思い浮かぶのは、エヴァンゲリオンの庵野監督の出世作であるＯＶＡの金字塔「トップを狙え」で光速飛行による戦闘を繰り返す主人公達が殆ど歳を取らず、地球で待つ仲間達はどんどん年老いていくことです。主人公達は宇宙怪獣との最後の決戦を終えた後帰還した地球は何万年も進んだ未来だったという話です。
確かこの時間の進みの違いは計測されたとどこかで読んだ気がしました。

宇宙

以前から知ってはいましたが意外に思っていたことが、四次元も五次元もこの同じ宇宙に存在するという考え方です。
私は宇宙は三次元で私たちの属す世界の１つの特殊な形態で、四次元があったらそこには宇宙とかそんな概念などない全く別の世界が存在しているものと思っていました。

四次元をどう考えるか

三次元の中にいる私たちがどう四次元を想像すればいいか。
考えようとするとパニックになる私と違ってちゃんと研究している人の切り口は違います。
紙があったとして、そこにあるものは絶対紙の中から抜け出せません。
でも三次元の私たちは、紙の上のものを上や下に持ち上げて移動することができます。
つまり四次元のものにとって、私たち三次元のものが檻に閉じこめられていたとしても、そこから移動することができる訳です。
これは瞬間移動が四次元を通るということでよく作品に使われますね。
そしてニュートンにはもっと面白いことが載っていました。
"P"は二次元だといくらひっくり返しても"q"にはなるが"d"にはならない。でも三次元なら"q"を"b"にできる。この考え方を四次元に当てはめると、像の形を左右全く逆にすることができるということです。つまり私たちの体がもし四次元に"つまみあげられた"とすると、私たちの構造は全く逆転してしまうかも知れないのだそうです。
また、二次元の□は４辺、三次元は６辺からなるので、四次元の立方体は８辺からなると予想できる。この四次元の超立方体を「テセラクト」と呼ぶそうです。

超ひも理論

「超ひも理論」よく聞くしよく説明をみますが、今回の「ニュートン」でまた違った側面を意識することになりました。
この世の全てを「ひも」で説明しようとする理論。これは有名です。
1990年代にさらなる飛躍を遂げ、ひもではなく「ブレーン(brane)」をこの宇宙の基本要素として考えるようになったそうです。
超ひも理論はこの宇宙が１０次元なら、全て説明がつくのだそうです。

第５の次元が実証されるかも知れない

いまスイスのジュネーブの地下に１周２７キロメートルの巨大なリングを建設しているそうです。
そこで加速した陽子を正面衝突させてそこにできる未発見の粒子を観察すれば第五の次元が実証されるかも知れないそうです。
人工ブラックホールができるかも知れないそうです。
スイスという国は本当にすごい国です。
「セカンドインパクト」がいずれ起きなければいいが。

物理学でよく思うこと

超ひも理論では「重力」は他の力とは別に扱われます。
よく物理学を聞いていて思うのは、まず"現象ありき"だということです。新しい事実を前に理論のモデルを変えていく。
ではその現象はそもそもどう発生したのだろう？
全てを統一理論で説明できるようになったします。
でもそれは"現象"ありきではないのか。
そもそもその"現象"がなぜおこるのか。
それがこの宇宙の法則で、私たちの存在する世界の極めてユニークな法則に過ぎないのではないか。
なぜこの宇宙に"水"はあるのか。"電気"や"電波"があるのか。電気があるから私たちはコンピュータを作ることができたし、電話をすることができた。
でもそもそもの"なぜ"には答えられない。ビッグバンの発生理論を解明したとしてもではビッグバンを発生させた世界はどのようにして発生したのか。
現象からしか理論をつくれない私たちには結局現象の"なぜ"を説明することは永遠に叶わないのではないか。私たちは"人間"だから。

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【2008/01/06 12:24】 [ノンフィクション]サイエンス | TRACKBACK(0) | COMMENT(0) |

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