無から湧き出る宇宙

量子力学から高次元時空へ
著者:和戸川 純
高次元時空から湧き出る宇宙

ビッグバン時の宇宙にはかすみがかかっていた。光学望遠鏡でも電波望遠鏡でも、その先に存在する幼年期の宇宙を観測することはできない。誕生時の宇宙は量子よりも小さかった。私たちの宇宙の物理法則と数学公理を適用できるのは、誕生時までだ。
宇宙は、3次元の空間座標と1次元の時間座標から成る、4次元時空と定義される。4次元時空は、異なる物理法則と数学公理から成る高次元時空から誕生した。高次元時空は、人間にとっては「無」になる。
高次元時空を解き明かす超ひも理論では、私たちの宇宙の法則と公理が使われている。この理論が示す高次元時空は、4次元時空へ投影された幻影以上のものではない。

知覚も認識もできない高次元時空。人間を宇宙の中心に置く人間原理を捨てると、驚異の宇宙像が見えてくる。私たちの宇宙は、時間と空間それに未知の物理要素から成る、あらゆる方向へ無限に広がっている時空と、完全に一体化している。
高次元時空から移動した特異点エネルギーが、宇宙の卵を誕生させた。この宇宙特異点は、量子によく似た物理特性を持っている。量子には高次元要素が含まれていて、マクロの宇宙に適用できない波動関数で表現される。このことから、宇宙特異点が、高次元時空で対生成されていることを予想できる。正の特異点が負の特異点よりも多かったために、正の特異点が対消滅を生き延び、正のエネルギーが優勢な私たちの宇宙が誕生した。

まだ実証されていない重力子が、時空の壁を乗り越えて飛び回っていることを示唆する、間接的な証拠が積み上がっている。重力子を介してエネルギーが時空間を移動する。空間に無限に湧き出るバーチャル粒子も、高次元時空が起源であることを予想できる。
感覚的には存在するのが当り前な時間だが、重力子と同様に、物理的実体は解明されていない。高次元要素をまとった時間が、宇宙誕生で決定的に重要な役割を担った。本書で、この時間の謎にも切り込む。

ビッグバンの過程で最初に誕生した原子は、最も軽い水素原子だった。現在の宇宙に存在する原子の約75%を占める。重い原子は恒星内部の核融合で作られた。水素原子と酸素原子から成る水(氷)が、宇宙に大量に存在する。生物の誕生と生体機能の維持に、最も重要な役割を担っているのが、水素原子と水だ。宇宙に大量に存在する物質を使って、生物は奇跡なしで誕生する。生物が居住可能な惑星が、次々に発見されている。
人間にとって宇宙空間は余りにも広大だ。通信速度が光速では、他の知的生命体と交信するのは困難だ。アインシュタインが否定した、量子もつれという奇妙な現象がある。2つの量子が数万光年離れていても、物理特性が瞬時に同期する。量子もつれを使って他の知的生命体と交信する未来が、やってくる。

第1部認知の限界への挑戦
第1章不可思議を夢見る人たち
生活の外側に広がる天蓋宇宙
地球が宇宙の片隅になった衝撃
第2章人間原理で理解できない時空
アインシュタインが踏み込んだ未知の領域
相対性理論と質的に異なる量子力学
宇宙を膨張させるエネルギー
第3章宇宙エントロピーの謎
実験室のエントロピー
宇宙構築に関与するエントロピー
エントロピーの量子力学的展開
エントロピー増大で終焉する宇宙
エントロピー増大の法則の矛盾
第2部時空の構成要素
第1章量子の物理特性と起源
原子に組み上がる量子
量子の基本的な物理特性
重力子とヒッグス粒子の作用機序
宇宙誕生最初期に出現した重力子の謎
第2章有から無への跳躍
認知できる範囲
時空とエネルギーの最小・最大単位
量子と連続的に一体化した宇宙
量子力学から超ひも理論の高次元時空へ
第3章空間が粒、ループ量子重力理論
物質の最小単位、体積量子
宇宙を構築するスピンネットワーク
スピンフォームで現れる見かけ上の時間
組み替えで無数の異質な宇宙が誕生
スピンネットワーク宇宙を動かす時間
第4章時空間を自由に移動する量子
高次元時空へ切り込む超ひも理論
千変万化する場の振動、ひも
重力子を介したエネルギーの時空間移動
宇宙は10次元時空の影
高次元時空に開いた穴
時空を超えて発現する量子もつれ
第5章無限小から無限大の宇宙へ
スピンネットワークとブレーンの接点
重力理論が説く宇宙誕生の瞬間
第3部次元の彼方から生まれる宇宙
第1章宇宙誕生を規定する高次元時空
過去の先にある無
有と無を結ぶブラックホール
無から実体化する宇宙
第2章高次元時空と一体化した宇宙
無の空間に湧き出るバーチャル粒子
高次元時空から湧き出る宇宙
次元の限界内を這いまわるベビー
大小の概念が通用しない宇宙
無限があらゆる存在を生み出す
第3章宇宙誕生の瞬間
宇宙を誕生させる高次元の物理場
宇宙誕生の瞬間
宇宙誕生の直後
ダークマターとダークエネルギーの起源
第4章ビッグバンで量子場が激動
真空ゆらぎで誕生する量子
灼熱の宇宙のインフレーション
ビッグバンで宇宙の原型形成
現象の流れを規定する要素
第5章実体がない不思議な時間
一定方向へ流れない時間
量子世界で流れる時間
あいまいで多様な時間の謎
ホーキングの虚数時間
第4部生命に満ちあふれた宇宙
第1章ビッグバンから始まった生物進化
星内部での原子進化
宇宙空間で多様な分子が誕生
次々に発見される太陽系外惑星
すぐ近くに存在する生物居住可能惑星
第2章生物進化のダイナミズム
自己組織化で自然に組み上がる生体
環境との対話で進む細胞分化
危機が進化の引き金
進化のエンジンは柔軟な遺伝子発現
第3章異星人とコンタクトする方法
異星人は地球型生物
光速では遅すぎる星間通信速度
量子もつれで銀河の端と瞬時に交信
(イラスト68枚)

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和戸川のウェブサイト 「夢と現実のエッセイ評論」

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