Essay 18
無の向こうに広がる高次元世界
2010年10月10日(修正2017年8月29日)
量子論を夢見る

最先端の量子論どころか、物理学には素人の和戸川。物理学を体系的に勉強したのは、高校生のときだけだ。この科目はおもしろくなかった。当然、成績は悪かった。高校時代の成績はともかく、宇宙存在を究極的に解明しようとする現在の量子論には、知的好奇心を極限にまで刺激される。
かつて、ビッグバンを理論化した、ガモフの「不思議の国のトムキンス」などを読んで感銘を受けた。このエッセイ評論は、私の心の中では、その感銘の延長線上にある。

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「間違いと実証されていないことには、意味がある」
これが、最先端の量子論を議論するときの「常識」のように思われる。それならば、このエッセイ評論で素人が想像をたくましくしても、専門家は文句をいわないはずだ。ついでに、理論物理学者への批判も少し書くことにする。

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このエッセイ評論は、「 巻頭夢 」を補完する意味を持っている。冗談混じりの前のエッセイ評論よりも、科学的に突っ込んだ議論をすることになる。現在知られている量子論(「次元の闇から湧き出る宇宙」「宇宙を構築する究極の量子」)の知識を使ってはいるが、前のエッセイ評論と同様に、私の夢想が至るところに散りばめられている。いくつかの分かりにくい専門用語は、私のような素人に分かりやすい言葉に置換している。
最先端の量子論を紹介すると同時に、量子論に挑戦もするこのエッセイ評論で、私は私の夢を語る。その夢の中には、恐ろしい夢(悪夢)も含まれていることを、最初にお断りしておきたい。

3次元空間に閉じ込められている私たち

4次元時空に住む私たち
our world

自分のからだをじっくりと観察してみよう。縦、横、高さの3つの座標で規定できる、球形を含む立体になっている。顕微鏡下で見れば、からだを構成する60兆個の細胞の一つひとつも、立体になっていることが分かる。これらの立体の内外を、体積で量を示すことのできる、血液とリンパ液が流れている。

3次元立体の私たちは、縦、横、高さで規定される3次元空間の中で、日常生活を送っている。マンションの部屋も車も電車も、それぞれ形状は違うが、完全な立体だ。地球も、人間が観測できる範囲にある宇宙も立体。すなわち、私たちは、3次元の空間に住む3次元空間生物だ。時間を見ることはできないが、時間の経過を認識することはできる。私たちは、3次元空間+1次元時間=4次元時空に住んでいる。
あとのほうの議論に関係することだが、私たちの宇宙の時間は、1次元ではなく0次元とも考えられる。もしも未来と過去へ自由に行き来ができるならば、時間は正確に1次元になる。2次元、3次元の時間は想像できないが、より高い次元の世界へ入っていけば、そんな時間があるかもしれない。

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生存のために、食用の動物を捕獲し、穀物・野菜を栽培する仕事は、3次元空間と1次元時間によって規定される宇宙の一隅で、成就されている。 4次元時空の生物である私たちは、4次元時空の中で起きるできごとだけを知っていれば、生存できる。それ以上の次元の空間と時間の情報を、必要とはしない。そのために、より高次元の時空を知覚する必要がなくなった。 たとえ、5次元以上の時空(4次元以上の空間と同じ意味)が周囲に存在していても、それを知覚・認識する能力を身につけることがなかった。
私たちは、より高い次元の宇宙の一部として存在しているのに、その高次元時空を知覚することも想像することもできない。それは、観念的には恐ろしいことだ。 量子論は、その実在すると思われる、不可知な高次元時空を解き明かそうとしている。

10次元時空の中に誕生した私たちの宇宙

量子論である超ひも理論によると、私たちが住んでいる4次元時空は、10次元時空(11次元時空の可能性もある)の一部と考えられる。すなわち、私たちが認識できる4次元時空に、さらに6つの次元が加わった時空が、私たちの周囲に存在している。

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高次元時空に誕生した私たちの3次元空間宇宙
brane

高次元時空に浮かぶ、3次元空間のブレーン(メンブレーン=膜)どうしの接触によって、私たちの宇宙(私たちの宇宙である3次元ブレーン)が生まれたとする説が、スタインハートらによって提唱された(エキピロティック宇宙論)。これが、超ひも理論の基本概念になっている。
この理論によると、 10次元時空の中で2つの3次元ブレーンが接触し、その接点で、新しい宇宙が誕生した。誕生した瞬間の宇宙は、10次元時空を巻き込んだ、極微の3次元ブレーンだった。誕生から10 ー44 秒後に、3次元空間と1次元時間だけが選択された。 この4次元時空が膨張を開始し、やがて私たちの今の宇宙の姿を取るようになった。

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この理論を敷衍すれば、ブレーンを3次元だけに限定する必要がない。 10次元時空内に8次元ブレーン(9次元時空)が存在し、9次元時空内に7次元ブレーン(8次元時空)が存在するというように、ブレーンの次元が段階的に下がる、ブレーンの階層構造が形成されている可能性がある。私たちの4次元時空(3次元ブレーン)内には2次元ブレーン(3次元時空)が存在し、3次元時空内には1次元ブレーン(2次元時空)が存在する。ブレーン階層構造の中で、次元が異なる宇宙が誕生しているならば、その全貌はめまいがするほど複雑になる。

あとで触れるが、10次元時空内に存在するより次元の低いブレーンの数は、無限になると思われる。2つの3次元ブレーンの接触によって、私たちの宇宙である3次元ブレーンが新しく生み出されたのならば、10次元時空内において、3次元空間の宇宙が数限りなく生み出されているはずだ。
接触は、同じ次元のブレーンどうしで起こることになる。3次元ブレーンと、4次元以上、あるいは2次元以下のブレーンとの接触はあり得ない。立体(3次元)とその立体の表面(2次元)を考えれば、そういう結論になる。立体の表面は立体の構成要素なので、その表面が立体の本体に接触することはあり得ない。

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ブレーンどうしの接触によって、ブレーンが消滅する可能性も考えられている。消滅は本当に起こるのだろうか?起こるとすれば、どういう条件がそろったときなのだろうか?
他の3次元ブレーンの消滅が、高次元時空のどこかで起こっているとしても、観測は不可能だ。私たちは、次元の彼方にある他の宇宙ブレーンを、観測する術を持たない。私たちの宇宙ブレーンが消滅する場合は、他のブレーンへの接触を知る前に、私たち自身が消滅してしまう。

ビッグバンから生命誕生までの自然な流れ

ビッグバン時に生成された「粒子」と「反粒子」
molecules

ブレーンどうしの接触によって引き金を引かれた、宇宙誕生によって、高次元時空のどこかから、莫大な量の準位の低いエネルギー(真空エネルギー)が、この宇宙へ放出された。真空エネルギーは励起され、対の量子である、電荷が正反対の「粒子」と「反粒子」が同時に誕生した。ほとんどの「粒子」と「反粒子」は、接触して対消滅した。しかし、不確定性原理によって、「粒子」の数がわずかに勝っていたために、消えずに残る「粒子」があった。
ここで、アインシュタインの有名な公式E=mc 2 を思い出そう。この公式は、エネルギーと物質が等価であることを示している。エネルギーは物質に変換され、物質はエネルギーに変換される。
宇宙誕生最初期に残った「粒子」によって、クオークが形成された。そして、原子核を構成することになる陽子や中性子と、原子核の周囲を回る電子が誕生。ここまでにかかった時間は、宇宙誕生から1000分の1秒ほどだった。 空間が膨張するとともに宇宙の温度が下がり、およそ38万年後に、原子核と電子が結びついて、最も単純な原子が誕生した。それは水素原子で、現在、宇宙に存在する原子の実に75パーセントが、ビッグバン時に誕生したこの水素原子なのだ。

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やがて、原子が集合して星が形成された。水素原子は燃える星の中で重合し、元素表に示されている各種のより重い原子へと進化した。それらの原子は超新星爆発によって、宇宙空間へ放出された。自らの引力や斥力によって、宇宙空間で集合した原子は、ケイ酸塩や水などの分子を誕生させた。いわゆる宇宙塵だ。そして宇宙塵は星間雲に成長し、太陽系のような恒星系を生み出す種子になった。太陽の周囲を惑星が回るようになり、やがて地球上に生命が誕生。
生命のもとになる分子を形成し、さらに複雑なたんぱく質を誕生させるためには、宇宙に普遍的な原子間・分子間相互作用である、ファンデルワールス力、クーロン力、水素結合、配位結合、疎水結合などの化学結合があれば、十分だ。地球上の生物進化において最終的には人類が誕生したが、この進化に奇跡が入る余地はない。

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以上のことを考えると、 私たちが住んでいるこの宇宙のみならず、観察することが不可能な別の3次元空間宇宙にも、私たちのような生物が住む惑星が無数に存在する、と考えるのが自然だ。私たちの宇宙だけが特別と結論するためには、無理な仮定を数多く導入しなければならなくなる。

宇宙誕生時から今まで、無の空間に湧き出る量子

宇宙には、莫大な量の量子や原子が存在する。これらの量子や原子を全て取り除くと、何も存在しない無の空間になるはずだ。ところが、ここにおける無は、私たちの通常の概念とは異なる。量子も原子も存在せず、無になっているはずの空間で、無数の量子が瞬間的に生まれ、瞬間的に消滅している。
一つひとつの量子が存在する時間は10-22秒ほどで、余りにも短かい。これらの量子を直接に観測することはできない。存在の証拠は、間接的な実験の結果から得られる。2つの量子を、反対方向に光速度で飛ばして衝突させる、加速器の実験だ。この実験で、衝突のエネルギーから全く新しい量子が生み出される。

無の空間に湧き出る「粒子」と「反粒子」
molecules

無の空間に瞬間的に存在する量子は、「粒子」と「反粒子」。これらの量子は対生成され、生成後即座に衝突して対消滅する。しかし、対の量子エネルギーは、高次元時空のどこかから、間断なく私たちの宇宙へ湧き出ていると考えられるので、供給が途絶えることはない。
不確定性原理によって、無の空間に湧き出る「粒子」が、「反粒子」よりもほんのわずかに多いならば、何が起こるだろうか?ある特定の時間と空間においてはわずかでも、宇宙的な時間と空間を考えれば、残存粒子数はとても大きくなる。

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上に書いたように、宇宙誕生最初期においても、「粒子」と「反粒子」が対生成されたと、考えられている。大部分の「粒子」は、「反粒子」と対消滅してしまったが、「反粒子」よりも「粒子」のほうがわずかに多かった。生き延びた「粒子」から原子が形成されたおかげで、今私たちがここに存在している。

無の空間に生まれ、対消滅をまぬがれて宇宙空間に蓄積された「粒子」。宇宙誕生時に生き延びた「粒子」と比較しても、かなりな量になるのではないか?

高次元時空につながるダークマター

アインシュタインは、人間が知覚できない宇宙を理論化したが、この時に最も大事にした思索法は、「自然であること」だった。実証できない現象やエネルギーのあり得る姿を描くときには、論理的に誤りのないことを求められる。それが「自然であること」だ。今話題のダークマター(暗黒物質)に、私なりに自然な思考を適用すると、以下のようになる。

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宇宙に存在する物質エネルギーのおよそ80パーセント(全エネルギーの20%強)が、空間で引力を生じるダークマターと考えられている。すなわち、 宇宙で物質の構造形成に関わるエネルギーの大部分は、ダークマターなのだ。このエネルギーは目に見えないだけではなく、目に見える物質と直接的には反応しないと思われる。
ダークマターの候補として、ニュートリノ、ニュートラリーノ、アキシオンなどの量子があげられている。ダークマターは、宇宙空間に存在するだけではなく、私たちのからだの中にも存在する。からだが占める空間にダークマターが満ちている。ところが「見る」ことはできない。このような特徴を考えると、既知の量子をダークマターの正体とするのは、不自然なのではないか?

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繰り返し書いているように、 私たちの宇宙は、より高次元の時空の一部と考えなければならない。ダークマターは、量子というよりも、4次元時空が高次元時空と交わるところに存在する、「何か」ではないのか?そのぎりぎりの境界に存在する「何か」の実体を、量子エネルギーとしては観測できないが、顕現している力を観測できると、考えてはどうだろうか?
もっと具体的に書けば、下のほうで述べる、 超ひも理論で規定される重力子を、ダークマターの実体としてあげることができるかもしれない。
数多くの 3次元空間宇宙を内包する5次元時空と、私たちの宇宙の間を瞬間的に行き来している重力子、あるいはその「影」を考えればいい。この重力子は、私たちの宇宙を構成する量子と結合することがなく、この宇宙に存在する時間が、極端に短いかもしれない。けれども、一個一個の重力子が、観測が不可能なほど短かい時間しか存在しないとしても、ある時点において存在する重力子の総和は、莫大なエネルギー量になるはずだ。

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以上の仮説が、余りにも空想的すぎるならば、 もう少し現実的な仮説として、上に書いた、無の空間に湧き出る「粒子」をダークマターの実体としてもいい。対生成された「粒子」と「反粒子」が、空間膨張の斥力になるダークエネルギーで、対消滅を生き延びた「粒子」が、物質を誕生させるダークマターになり、引力を生み出す可能性がある。

3次元的な大小が無意味な世界

ここで、高次元時空から見た宇宙の大きさの意味について、考えたい。

私たちの宇宙は無から誕生し、誕生直後は極めて小さく、そこでは物理法則が破たんしていた。誕生後のある時点で、宇宙の直径が1000メートルになったはずだ。この微小宇宙の中心に私たちがいたとする。そこから、どの方向へでも500メートルも歩けば、宇宙の端に到達したのだろうか?
宇宙の端とは何か?壁のように固いのか?両手で力一杯押しても、その宇宙の端の壁は微動だにしないのか?
高次元時空から見ると直径1000メートルの宇宙だが、その中にいる私たちの感覚では、無限大の宇宙の中にいるのと同じことになる。より高い次元から見れば、3次元空間は曲がっている。私たちは、この高次元的に曲がった空間の中にいるので、3次元的には端を認めることができない。500メートル歩こうが、1億キロ歩こうが、端に到達することがない。

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球の曲がった表面を想像すれば分かりやすい。2次元生物は、3次元的な曲がりを知覚も認識もできない。この生物が、球の表面を歩いている。3次元的には有限の表面だが、2次元的には端がないので、2次元生物がどこまで歩いても、端に到達することがない。2次元生物にとっては、表面の広がりは無限だ。
あるいは、次のような説明をしてもいい。3次元空間に2次元の平面を描く。一辺が10センチの正方形だ。正方形の一方の辺にいる2次元の生物は、他方の辺まで最短でも10センチ歩かなければならない。3次元空間に住む私たちは、この生物を助けるために、歩く距離をなくすことができる。3次元的に平面を折り曲げればいい。2次元生物のいる辺を反対側の辺に接触させれば、2次元生物にとっては、それまでの10センチの距離が0になってしまう。10センチ離れていたはずの反対側の辺が、足元に突然に現れたのを見て、2次元生物は仰天する。
この2次元生物には、3次元的な折り曲げを知覚も認識もできない。最初に書いた、知覚が3次元空間に限定された、私たち人間と同じ立場にいる。私たちには、4次元的な折れ曲がりを知覚も認識もできない。

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私たちの宇宙がその一部である高次元時空は、私たちの宇宙の尺度を使って、大きいとも小さいともいえない。4次元以上の空間に、3次元の尺度を当てはめることはできない。大きい、小さいは、縦、横、高さを座標とする3次元空間の指標だ。縦、横、高さの3つの座標に付け加わる次の座標を、私たちは想像することができない。 こんなことは、素人の私には分かり切ったことのように思えるが、理論物理学者は以下のように説明している。
「10次元時空に存在する私たちの4次元時空。残りの6次元は極端に小さく、3次元的には見えない。この6次元は丸く閉じていて、4次元時空に接触している」

「無限」から導き出される驚くべき結論

無限世界
eternal

3次元空間の中に、あらゆる形と大きさの2次元平面を描くことができる。高次元時空の中には、あらゆる形と大きさ、それに時間の4次元時空が含まれていると考えるのが、自然だ。しかも、3次元空間に2次元平面を無数に描くことができるように、高次元時空に、無限の数の4次元時空が存在しても不思議ではない。

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この「無限」という概念は、驚くべき結論を導き出させる。
あらゆる4次元時空が無限の数だけ存在すれば、その中には、私たちの宇宙と全く同じものが含まれることになる。しかも、この同一の宇宙は無限の数だけ存在する。時間の視点からいえば、今のこの時点における私たちの宇宙と、同じ時点にある宇宙が、どこかに存在することになる。その数はまたも無限。視点を異なる時間へ持っていけば、私たちと同じ宇宙の誕生から死に至るまでの、あらゆる時点における宇宙が存在することになる。しかも、どの時点をとっても、同じ宇宙が無限に存在する。

3次元空間に住んでいる私たちは、縦、横、高さのどの座標方向へでも、自由に動くことができる。ところが、この空間における時間の流れは一方的だ。過去から未来へ。私たちは、時間軸上においては、一方向へしか進むことができない。ここでは、私たちが住んでいる3次元空間の宇宙は、無から誕生したように見える。
異なる時空の宇宙においては、時間が未来から過去へ流れたり、流れ方が、私たちの宇宙とは根本的に異なることがあっても、不思議ではない。そこでは、宇宙の誕生から全てが始まるわけではない。量子世界の時間の流れが不定なので、宇宙レベルへ不定な時間を敷衍することができる。

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以上を、もっと個人的に表現すればこうなる。
今の時点の私たちの地球と完全に同一な地球が、高次元時空のどこかに無限の数だけ存在するのだから、量子論のエッセイ評論を書いている和戸川も、無限に存在している。1日前の私が存在する1日前の地球も、無限に存在する。1日あとの私と地球についても、同じことだ。
4次元時空の存在である私は、高次元時空のどこかに存在する、このような他の和戸川も地球も、決して見ることがない。

超ひも理論が高次元時空へ切り込む

私たちの宇宙が高次元時空に存在していることを、具体的に検証する方向で動いている研究者がいる。
高次元時空へつながるのは、私たちの宇宙存在を規定する、最も基本的なエレモントである量子エネルギー。物質を構成する最小の基本量子を見極めることは、3次元空間のかなり大きな物体しか知覚・認識できない私たちにとっては、極めて困難な課題だ。さらに、 量子の世界においては、私たちが見ている宇宙の物理法則のいくつかを、適用できない。そこは、マクロの世界の法則とは異なる法則で動いている、高次元時空との接点だ。

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究極の基本量子の理論的な探索は、極微のひも(ストリング)を物質の最小単位と考える、超ひも理論にたどり着いた。このひもを介して、私たちの時空と高次元時空との関わり合いが、解明されることを期待できる。
ひもは想像を絶する小ささだ。原子核を地球の大きさに拡大し、太陽の位置に置くとする。その原子に含まれる電子は、地球軌道の位置に存在することになる。同じ倍率をひもに適用すると、ひもの大きさは、やっと原子核と同じになるのだ。

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以上の説明では、小さいとはいっても、ひもはあるサイズを持つことになる。すなわち、ひもは3次元的な存在になる。ところが、 超ひも理論の専門家は、このひもの直径を0といったり、ひもを1次元の存在といったりする。直径0のひもは、3次元的には存在しない。私たちには知覚も認識もできない。1次元の存在も同じことだ。私たちには、2次元と3次元の存在しか、空間的には知覚・認識ができない。
3次元空間の極微振動(エネルギー)がひもの実体なので、周囲へ広がる波には境界が存在しない。直径を確定できないことは理解できるが、この振動の直径を0といったり、1次元の存在と規定すれば、安易な飛躍になってしまう。

超ひも理論は大胆な理論だ。私たちには不可知な4次元以上の空間と、認識可能なこの3次元空間をひもが介在しているとすれば、飛躍は大きくても、それを根拠に否定はできない。高次元時空の一部である極微の世界と、目に見える大きさの世界を結びつける、理論が実証されることを待ちたい。

想像を絶するひもの実体

中心に原子核があって、その周囲を電子が回っている原子の絵は、誰もが見たことがある。原子核は陽子と中性子から成る。その陽子と中性子はクオークから成る。量子(素粒子)とはこれらのクオークや電子のことだ。量子は大きく2つに分けられる。

自然界の力:
ボソン
電磁気力(光、X線など)、ウイークボソン(ニュートリノなどに働く弱い力)、グルオン(クオーク間に働く強い力)、重力
自然界の物質量子:
フェルミオン
クオーク(原子核)、電子、ニュートリノなど

電磁気力、ウイークボソン、グルオン、重力、クオーク、電子、ニュートリノなどが、超ひも理論のひもだ。

振動する開いたひも(動画)

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超ひも理論との関連で、前に出てきたブレーンに説明を加える。超ひも理論の理論展開のためにブレーンという概念を使い始めたのは、ポルチンスキーらだ。
最も単純なブレーンは0次元の0ブレーン。3次元空間の生物である私たちは、この0次元を知覚も認識もできない。たとえば、点は厳密には0次元だ。0次元の点の直径は、0にならなければならない。ところが、私たちは、直径0の点を、紙に描くことも認識することもできない。紙に点を描けば、その点は、どれほど小さくても常に直径を持つ。すなわち、2次元の図形になる。
同様に、1次元も、私たちには知覚も認識できない。1次元の線には、長さはあるが幅はないはずだ。ところが、幅0の線を私たちは描くことができない。私たちが紙に線を描けば、その線には必ず幅がある。2次元図形だ。3次元の生物である私たちに認識できるのは、2次元の平面と3次元の立体だけだ。

振動する閉じたひも(動画)

超ひも理論のひもは、理論的には1次元のブレーンに乗っている。私たちには認識不可能な1次元のブレーンということになる。これは、私たちが住んでいる3次元ブレーンの構成要素だ。この1次元ブレーンのひもは、5次元方向へでも10次元方向へでも、どの次元方向へでも自由に振動できる。4次元時空に存在するひもの振動は、6~10次元時空の影響を受ける。すなわち、ひもは基本的には1次元の存在だが、振動は、次元を超えて影響し合っていることになる。4次元時空においては、ひもの振動の方向と状態が変われば、異なる量子になる。
以上は超ひも理論が提唱する仮説だが、この仮説を実証できれば、私たちが住んでいる4次元時空が、高次元時空の一部であることの直接の証明になる。

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電磁気力、ウイークボソン、グルオン、クオーク、電子、ニュートリノなどは、両端が開いた基本的には直線状のひもだ。これらのひもは、両端でブレーンに付着している。重力子は、輪ゴムのような輪になっているので、ひもに端は存在しない。すなわち、特定のブレーンに付着することがない。

高次元時空に関わるひも
highdimension

私たちの宇宙は3次元ブレーン。両端が開いたひもは、両端でこのブレーンに付着している。これらのひもの3次元方向への振動を、私たちは認識できる。
端のない重力子はこのブレーンに付着しないので、異なる次元の時空へ自由に動くことができる。4次元時空を離れることができるのだから、重力子は高次元時空を介して、瞬時に宇宙の端まで到達するかもしれない。また、今ここに存在している重力子が、どの時点の私たちの宇宙へでも、瞬時に移動できる可能性がある。高次元時空のどこかに存在する、他の3次元空間宇宙の重力子が、私たちの宇宙へ出現することも、否定できない。

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アインシュタインは、一般相対性理論で、重力の伝わる測度は有限、すなわち光速と述べた。2016年に初めて重力波が検出されたが、重力波は3次元空間の振動だ。存在の仕方が、重力子を介した重力とは根本的に異なる。重力の伝播速度が光速を超えることが 、超ひも理論から示唆される。重力の伝播速度を測定できれば、超ひも理論の可否を判断するための重要な証拠を、入手できる。

一般相対性理論によると、重力は、4次元時空を曲げる(3次元空間の曲がりと時間の遅れ)。4次元時空の全ての存在に影響を与えることから、重力子が、他の量子と根本的に異なることが分かる。重力子が、高次元時空を飛び回るとする超ひも理論と、マクロの宇宙に適用される相対性理論が、この点において統合される可能性がある。

私たちの宇宙はなぜ消滅しなかったのか?

ここまで推論を進めてくると、極微と極大の世界に、絶対的な差はないと結論づけたくなる。極微世界で起こることは、極大世界でも起こる。その逆もある。あるいは、極微世界と極大世界は完全につながっている。同質だ。

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私たちの宇宙は、3次元空間的には無から誕生した。誕生直後の宇宙は原子よりも小さかった。量子よりも小さかった。それならば、今は何も存在しない目の前の空間で、突如新しい宇宙が誕生することはあるのだろうか?それも、最初は量子よりも小さい宇宙だ。
3次元空間のブレーン同士が接触すれば、新しい3次元ブレーン宇宙が生まれる。目の前で、私たちのブレーンが他の3次元ブレーンに接触し、新しい宇宙が誕生する可能性を、完全には否定できない。

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新しい極微の宇宙が、周囲で無数に誕生しているが、私たちが宇宙誕生を認識する前に、消滅している可能性がある。実は、ビッグバンが始まる直前に、極微の「宇宙」と「反宇宙」が対生成されたという説が、あるのだ。両宇宙の対生成説が正しければ、両宇宙は、「粒子」、「反粒子」のように瞬間的に対消滅したはずだ。ところが、「宇宙」の数がやや勝っていたので、対消滅をまぬがれた「宇宙」があった。私たちの宇宙は、対消滅をまぬがれて生き残った「宇宙」のひとつだ。

今でも目の前の空間で「宇宙」と「反宇宙」が瞬間的に対生成されているが、幸いにも両宇宙の数が正確に同じなので、私たちが気づく前に瞬時に対消滅しているかもしれない。

対消滅から、「宇宙」や「粒子」が生き残ることを説明するために、不確定性原理を持ち出さなければならない。けれども、3次元空間に適用される不確定性原理では、根拠が弱すぎる。高次元時空にこの原理を適用できる保証はない。
宇宙の対生成の過程は、2つの3次元ブレーンの接触との関連から掘り下げる必要がある。高次元時空における3次元空間ブレーンの接触の有様や、高次元振動をするひもの起源と性状について、解明すべき謎がまだ数多く存在する。

無への回帰

次に、無からの誕生の逆になる、無への回帰(消滅)を考えてみる。巨大な質量を持った星が無限に小さくなる、ブラックホールが好例になる。

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限りなく小さくなるブラックホールは、最後にはこの宇宙から消えてまうと、車椅子に乗った天才学者のホーキングが、予言した。ブラックホールに落ち込んだ物質エネルギーは、高次元時空へ移動してしまうと考えれば、話は簡単なように思われる。ところが、多くの物理学者は、ブラックホールの先に、観測も認識も不可能な高次元時空が存在することを、認めたがらない。この宇宙に存在する情報(エネルギー)が跡形もなく消えてしまっては、物理学者が信じる宇宙の物理法則と数学が、破たんしてしまうからだ。
ホーキングもジレンンマにおちいった。そして、ブラックホールへ吸い込まれた情報は、ホーキング放射によってこの宇宙へ戻されると、説いた。全ての情報が、私たちの宇宙の中だけで循環しているとすれば、物理学者は物理法則の破たんを心配する必要がなくなる。天才ホーキングも、結局は、私たちの3次元空間宇宙に閉じ込められているようだ。

誕生時の極微宇宙に、この宇宙の全情報が含まれていた。この情報が、高次元時空のどこかから移動してきたのならば、私たちの感覚では、無から全ての情報が湧き出たことになる。それとは逆に、宇宙に存在する全ての星がブラックホールになり、最終的には全エネルギーが宇宙から消えても、再び高次元時空へ戻るならば、理論的には何も矛盾が生じない。

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新しい量子論、それを敷衍した宇宙論は、私たちの宇宙が、高次元時空とどう関わっているのかを、示しはじめた。私たちの生存と直接には関わりのない高次元時空。私たちの知覚や認識能と高次元時空は無縁だ。目に見える宇宙の物理法則と数式の多くを捨てなければ、理解することはできない。最も野心的な理論物理学者の挑戦が続く。そして、和戸川のように好奇心の旺盛な素人が、物理法則から離れて夢想を自由奔放に語る。

<和戸川 純>

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