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宇宙って何次元?、、、次元って何さ?

また、ある友人とのメールより。

> 宇宙は何次元なのでしょうか?
> そもそも次元ってなんですか…?

現在の主流となっている超ひも理論をベースにすると
宇宙は10次元か11次元だと仮定すると時間と空間と場が説明できるらしいね。
次元というのはざっくりで言うといわゆる”軸”で理解すればいいと思う。

さて、縦軸と横軸ってそれぞれは無縁だけど変換しようと思えばそれぞれに変換が可能。
例えば縦方向にぐーっとゴムを引っ張れば縦に力が溜まる場ができるけど
横方向にとってはなーんも関係ない。これが次元が違う。ということ。
でも例えば縦方向に高いとこまでボールを持ってって(縦方向に力を溜めて)
ボールを落とす先に斜めに立てかけられた反射板があれば
ボールはそれにあたって方向を変えて(次元の変換をして)横方向へのパワーに変わるよね。
というカンジでそれぞれは無縁なんだけど変換可能(干渉可能)というのが次元。

人間の感じれるものって時間と空間くらいだからそう考えると世の中は4次元。
でも重力の作りだす「場」を考え出すと4次元の理論じゃ説明できなくなっちゃって
「んじゃ我々の目には見えない(次元が違う)けど影響をおよぼす(変換することで作用する)ものがきっとあるんだ」
つまり別次元がもっと存在する、と考えたわけですね。

> ちなみに5次元は何がプラスされるんですか?

5次元目以降って量子の世界になってて
その世界ではうちらの感覚は通用しないので5次元目がなんなのか実は想像すらできない。
どこかの本では模式的に「目に見えない微小なループ」を5次元目として書いてたけど
あくまでわかりやすくするための描写であって、正確な表現ではないね。

例えば5次元目以降の考え方についてはプレート理論ってのがあって
人間が認識できてるいわゆる4次元の宇宙がいくつも平行に存在する、って考えるのが
他の次元の存在の理解としては良いかもしれない。
いわゆるSFで言うパラレルワールドみたいなね。

> んでもって超ひも理論ってなんですか

超ひも理論ってのはひとことで言うと「物質の最小単位をひもに例えた量子理論」
歴史上常に「物質の最小単位は何か?」ってのは研究されてきたけど
分子→原子→素粒子→クォークってカンジでより小さいものが発見されてきた。
んでその次にくるより小さい単位が「超ひも」じゃないか、って理論。

量子論では古くから「量子は粒子としての性質と波としての性質を同時に持つ」って言われてたけど(プランクの実験とかね)
これはそれをより物理的にわかるようなモデルにしたものだと思っていいかな。
例えとしてわざわざ「ひも」を使っているのはひもが波の性質(ひもがブラブラ波打ってるのをイメージすればよい)を持っているからで、
さらにこのひもは「非常に小さい」と定義されてるのでちょっと遠くから見ればほぼ粒子みたいに見える。

つまり「粒子でもあり波でもある物質」ってこと。

「どういう分子か」って「どういう原子が集まってるか」で決まってたけど(Hx2 + O = H2Oみたいな)
「どういうひもが集まってるか」で「どういう素粒子か、光子か、はたまたどういう重力子か」なんてのが決まる、と。
そう定義することで量子論と相対性理論の橋渡しをする理論として期待されてるわけです。