「ワームホール」と「量子もつれ」に兄弟説

物理学には２つの柱となる理論がある。１つは重力の理論で時空の理論でもある「一般相対性理論」。もう
１つは素粒子の理論のベースとなる「量子力学」だ。一般相対論からは「ワームホール」、量子力学からは
「量子もつれ」といういずれも奇妙な物理現象の存在が導き出される。これら２つの物理現象が実は等価で
あるとする仮説を米プリンストン高等研究所のフアン・マルダセナ博士らが提唱、注目を集めている。

■ブラックホール間に近道が存在

一般相対論から導き出される奇妙な物理現象としてよく知られているのは「ブラックホール」だ。ブラック
ホールは、太陽よりもはるかに質量が大きな星が大爆発し、星の中心部が爆縮されることで生じる。ブラッ
クホールの中心には物質密度が無限大の時空特異点があり、ある一定距離より時空特異点に近づくと、物質
はもちろん光さえ抜け出ることができなくなる。この球状の境界面を「事象の地平」といい、それに囲まれ
た球のサイズがブラックホールの大きさになる。

ブラックホールそのものもかなり奇妙な存在だが、一般相対論によると、理論的には、遠く離れた２つのブ
ラックホールを結ぶ一種の近道も存在しうる。それぞれのブラックホールの事象の地平の内側の時空が結び
ついているイメージで、これをワームホールという。ただしブラックホールは存在が確証されているが、
ワームホールは発見に至っていない。

一方、量子もつれは量子力学の理論から予言される物理現象だ。電子などは一種の自転をしていると見るこ
とができ、自転方向の違いに応じて、一方の自転の向きを＋１とすると、もう一方は-１と表すことができ
る。電子のペアを考えた場合、左側の電子が＋１、右側の電子が-１だとすると、電子ペアは（+１、-１）
という形で表せる。ここで電子ペアが量子力学的に結び付いている場合、非常に不思議なことなのだが、そ
うした電子ペアは（+１、-１）でもあり、（-１、+１）でもあるという状態になる。こうした状態を「量子
もつれ」という。量子もつれの存在は実験的に確かめられており、量子もつれを用いた次世代計算機「量子
コンピューター」の研究開発が世界的に活発になっている。

このように見てくると、ワームホールと量子もつれはまったく異なる物理現象のように思えるが、マルダセ
ナ博士らによれば、これらは同じ現象を別の形で記述したものである可能性があるという。ワームホールと
量子もつれの関連性は量子力学の理論と時空の理論を統合した「量子重力理論」を打ち立てるのに（以下ソース）

http://www.nikkei.com/article/DGXMZO09780090R21C16A1...

返信する

あー
俺もそれ思ってたわ

返信する

縁がこんなに広がってると、この長さじゃ結べないと思うんだけど

返信する

>>3物理的に論理が破綻していることを証明したな！

返信する

われらが日常で使用する言語は、宇宙や素粒子の世界を記述する手段にはもうならない。
ヒッグス粒子のマスコミの説明に益川敏英先生が「インチキ」といったようにね。

物理が思弁的に語られた時代はニュートンの時代をもって終わっている。
人文においてもデカルトは言語の数学的な記述法を模索した。
以来、現代哲学は抽象的で難解、読むが苦しいが、物理の先生は「わかるよ」と言った。

物理を記述する言語は数学だ。
量子もつれの±は、たとえば半分に割ったゴムボールに例えられるかもしれない。
プラス方向にスピンするボールがそのまま裏返ったら？ということ。
しかし裏返ったり戻ったりする球状の「場」の方がもうちょっと近い。
球を裏返すのは数学的には簡単だが、イメージすることはできない。
「裏返しの球」じつは、我らの宇宙がそうだ。

130億年前の銀河が北天で発見された。
しかしそこの向こう側に晴れる前の宇宙があるというのはおかしい。
時間は空間と置換できるが、場所とは置き換えられないから。
世界の始まりが遠方にあるなら、それは全天の彼方にあるはずだ。
バックグラウンド輻射はビッグバンの原初の轟が宇宙の拡大とともに
電磁波レベルに引き伸ばされたものだそうだが、
放送の終わったTV画面にノイズとして全天から受信されている。
一点からはじまったはずの宇宙が、人間の知覚では全天にあまねいている。
目に見えている夜空でさえ、その果てを見ようとしたとたんにこの有様。
素粒子論や相対論の特異点（矛盾？）を言葉で例えるなんて、おおよそ無理なはなしだなあ。

返信する

>>5
なるほどね。数字や言葉という従来の思考道具では段取りつかないってことですね

返信する

宇宙が晴れるまでに、点じゃなくひろさを持った空間になってるからじゃないの。

返信する

統一場理論みたいなもの？

返信する

穴兄弟？

返信する

アァーーー

返信する

未来から来たやつ、分かりやすく説明してくれyo!

返信する

物理学の数式による言語世界を、日常語に翻訳する意義はあると思う。
平易（不可能だが）ではなく、その壮大な不思議を魅惑的に翻訳してほしいなあ。
小林秀雄の翻訳したランボーを中也が「全く新しい文学の誕生」と絶賛したように。
その不完全、錯覚もあったとしても、
小林の才能によって、何かのはじまりを見ることができたように
物理の最先端、最辺縁に立つ冒険者の視界、感慨を万分の一あやかりたいと。

返信する

>>12
フィクションやファンタジーは困るけど、事実から脱線しなければいいね、それ。
例えるなら一般が好奇心をくすぐるように書き下したニュートン誌のようなイメージかな

返信する

>>9天才かよ

返信する

素粒子とか、ヒッグス粒子、粒に例えた瞬間に別なものになってしまう。
「手が届くほど目の前にあって、捉えた瞬間に別な物になってしまう」スフィンクスの質問に似ているね。
「対象性（スピン）を持ったエネルギー体が、ある確率上の閾値の場所内で、存在と不存在を周期的に繰り返している」
さらに
「場は複数の穴を同時に通ることができ、波のように回析を起こすが、一貫して一つの場として定義づけられる」
これを粒子と呼べるんだろうか？
粒子と呼ぶ根拠は、二つを衝突させると、光子を一つ放出して消滅するのが壊れたみたいに見えるから。

量子もつれは、「場」が離れた「場」と互いに±（例えだよ）を対応し合うという「テレポート」現象も起こすのだが、
ブラックホールどうしも互いの（質量無限だから便宜的に）変化に対応し合っているように見える。
この繋がりが「事象の地平（特異点）」の向こう側で起こっているというわけだが、特異点の向こう側ってww。
特異点を理論の矛盾と考えれば、何でもアリじゃないか？？
と思いつつ、宇宙と素粒子という世界の両極で現象として、極めてよく似ているとは思う。
たとえ話の範疇にすぎないが。

返信する

:

返信する

マルダセナは超弦理論（M理論）の研究で、業界内では非常に有名な人だ。
この人が唱えたというのなら誰も笑って済ませることはできないだろう。

ワームホール（ブラックホールどうしをつなぐ、いわゆるアインシュタイン=ローゼン橋。
ブラックホールとホワイトホールをつなぐものではない）が唱えられたのはもう80年も前のこと。
アインシュタインがブラックホールの中心に特異点（相対性理論が破綻する点）ができてしまうことを嫌い、
「特異点など無くて、どっかにつながってることにすりゃいいジャン」的なノリで考えたものなんだよね。

しかしアインシュタインの死後、ホーキングとペンローズが「特異点が存在しても構わない」ということを証明したため
ワームホールはただのお話（とSFネタ）になってしまい、真面目に研究する人はいなくなった。

「量子もつれ」というのは、相関を持つ2つの量子は距離的にどんなに遠く離れても相関性が完全に保たれるというもの。
名付け親は量子力学を嫌っていたシュレディンガーだが、同様に量子力学を嫌っていたアインシュタインはこれを使って
量子力学の不完全性を指摘しようとした。それがいわゆる「EPRパラドックス」と呼ばれる思考実験だ。
http://eman-physics.net/quantum/bell.htm...
なおシュレディンガーも、量子力学の矛盾を批判するために思考実験を提案している（シュレディンガーの猫）。

現在では理論と実験の裏づけをもってEPRパラドックスは矛盾（パラドックス）ではなく、量子もつれ状態にある量子特有の性質だとされている。
その性質とは、「分離不可能性」と「非局所性」だ。
これをぶっちゃけ簡単に言うと、量子もつれ状態にある2つの量子は、実は一体のものなのだ。
たとえ何百光年離れた所にあったとしても、１つの系であり（分離不可能）、あっちとこっちの部分（＝局所）に分けられないのです（非局所性）。
だからこっちのスピンを確定させたと同時に向こうのスピンも決まる。

ワームホールは空間的に離れた所をつなぐ橋とされている。
量子もつれも空間的に離れた素粒子をつなぐものだ。
この両者が、もっと根源的な現象の2つの側面である（根源において等価である）という説をマルダセナが唱えた、という話だね。

返信する

立派な人たちの引用だけど、その「もつれ」も「つながり」も
「理論と実験」で「そうみえる」としか言ってない。
>>15のくりかえしだよ。
つまり「かもしれない」には「インタレスト」か「ストレンジ」しか対応できない。
ということじゃない？
>>15はインタレストなんだねww
ところで「スフィンクスの質問」それいい。
昔話なのに、理論物理にふさわしいね。

返信する

>>15はたとえ話だと自分で書いてるが、たとえ話にしてもピントがズレ過ぎ。
元の物理現象を理解してないからたとえ話もズレたものになる。

量子力学は場の量子論の近似理論にすぎず、実体を記述しているのではないということを知らない。
上位理論である場の量子論（量子場理論）では、素粒子の実体は対応する場（電子なら電子場、クオークならクオーク場など）
のエネルギー励起状態（＝波）だと考えられている。
しかしそのままでは素粒子の挙動の計算が難しすぎてできないので、「大きさの無い点」とみなすことによって
計算できるようにした近似理論が量子力学なわけだ。

素粒子の実体はあくまでも波であり、点というのは計算の便宜上そうみなしているだけのこと。
計算できるようになったおかげでテレビもパソコンも携帯も動くのだから、量子力学は我々に多大な恩恵をもたらしてくれたのだが、
素粒子が本当にそのまま「点粒子」であると思い込むのは無邪気な誤解にすぎない。

ちなみに今仮説として唱えられている超ひも理論は素粒子をひもとみなすものだが、
これもひもというのはあくまでも計算上の便宜であって実体であると考えているわけではない。
内部構造を持たず、長さはあるが太さの無い「ひも」というのはフィクションにすぎない。
しかしそうみなすことによって、重力も含めた全ての力を統一的に記述できるようになる（だろう）というお話。

返信する

スクリーンに当たった瞬間、干渉した瞬間に粒子になるのはどういう事？
場の理論で粒子も扱えるのか？

返信する

>>20
それは二重スリット実験のことを言ってるのかな。
だとしたら、電子が右のスリットを通ってスクリーン上のある場所Pに届いた世界と、
電子が左のスリットを通ってスクリーン上のある場所Pに届いた世界は
結果（届いた場所P）が同じなので同じ世界となって干渉するんだよね。
結果が違えば別の世界に分かれるので干渉しない。だから何度も繰り返すと点が干渉縞を作る。

電子でも光子でも、ある場所から放たれてある点に届いた時、素粒子はその間を直線で（一つの経路で）進んでいるわけではない。
さまざまな経路を進んできたものが重ね合わせになっているというのが量子力学の根本的な考え方であり、
ファインマンの経路積分はこの考えに基づいて素粒子の運動を計算する手法なんだよね。

で、波として進んできた素粒子がスクリーンに当たった瞬間に1点に収縮する（波束の収縮）、
というのがボーアの射影仮説＝コペンハーゲン解釈なわけで一応現在主流の考え方なんだけど、
これがなぜそうなるのかは説明されていない。誰も説明できません。
だからあなたが物理学者に「どういう事？」と尋ねてもコペンハーゲン解釈では回答不能なんです。
「この宇宙がそういう仕組みになっているから」くらいしか言えないでしょう。

このレス文の第一段落に書いたのは実はエヴェレットの多世界解釈と呼ばれる考え方で、
これは素粒子が広がりを持って進む波だというシュレディンガー方程式だけを根拠にして導かれた解釈だ。
この解釈では波は収縮せず、様々な場所へ当たる電子の重ね合わせの結果として点が現われるというわけです。

スリットをなくして考えてみると、発射された電子がある点Q1で観測されたとする。
この時、別の場所Q2やQ3に当たった電子も存在するのだが、それは別の世界に分岐しているので我々には観測できないのです。
我々はたまたま偶然「Q1に当たった世界」の住人にすぎない、というわけです。

返信する

ぜんぜんっわかりません

返信する