10次元の宇宙

超弦理論は、宇宙は一度に10次元に存在すると仮定している。 出典:国立工科大学ティルヒラッパリ校。

「異次元」というと、私たちはパラレルワールド(私たちの世界と平行して存在する、物事の仕組みや出来事が異なる別の現実)のようなものを思い浮かべがちです。 しかし、次元の現実と、それが宇宙の秩序にどのような役割を果たしているかは、この一般的な特徴とは全く異なっています。

簡単に説明すると、次元とは、私たちが現実と認識しているもののさまざまな側面です。 私たちは、日常的に私たちを取り囲む 3 つの次元、すなわち、私たちの宇宙にあるすべてのオブジェクトの長さ、幅、深さを定義する次元 (それぞれ x、y、z 軸) をすぐに認識します。

これらの目に見える 3 つの次元以外にも、もっと多くの次元があるかもしれないと科学者は考えています。 実際、超弦理論の理論的枠組みでは、宇宙は10の異なる次元に存在すると仮定しています。 これらの異なる側面が、宇宙、自然の基本的な力、およびその中に含まれるすべての素粒子を支配しているのだ。 一次元の物体をうまく表現すると直線になるが、これは長さの点でのみ存在し、他の識別可能な性質は持っていない。 これに2次元目のY軸(または高さ)を加えると、物体は2次元の形状(正方形など)になります。

3次元目は奥行き(Z軸)を含み、すべての物体に面積と断面積の感覚を与えます。 その典型が立方体で、3次元に存在し、長さ、幅、奥行き、つまり体積を持つ。 この3つの次元の先には、私たちにはすぐにはわからないが、私たちが知っている宇宙や現実に直接影響を及ぼしていると認識することができる7つの次元がある

科学者は、4番目の次元は時間であり、任意の時点ですべての既知の物質の特性を支配していると考えている。 他の3つの次元とともに、時間における物体の位置を知ることは、宇宙におけるその位置をプロットするために不可欠である。

ビッグバンから始まる宇宙のタイムライン。 ストリング理論によれば、これは数ある可能な世界のうちのひとつに過ぎない。 Credit: NASA

超弦理論によると、5次元と6次元は可能世界の概念が発生する場所である。

6次元では、可能世界の平面が見え、ここと同じ初期条件(つまりビッグバン)で始まるすべての可能な宇宙を比較し、位置づけることができます。 理論的には、5次元と6次元を使いこなすことができれば、タイムトラベルや異なる未来に行くことができます。

7次元では、異なる初期条件から始まる可能性のある世界にアクセスすることができるのです。 5番目と6番目では、初期条件は同じでその後の行動が異なっていたのに対し、ここでは、時間の始まりからすべてが異なっているのです。 8次元では再び、このような可能な宇宙の歴史の平面が得られ、それぞれが異なる初期条件から始まり、無限に枝分かれします(それゆえに無限と呼ばれます)。

9次元では、物理法則と初期条件のすべての異なる可能な宇宙史から始めて、すべての可能な宇宙史を比較できます。 最後の10次元では、可能なもの、想像できるものがすべて網羅された地点に到達します。

私たちが知覚できないこの追加の6次元の存在は、自然界に一貫性を持たせるために、弦理論に必要なものである。 すなわち、余分な次元は非常に小さなスケールで圧縮されているか、あるいは、我々の世界はブレーンに相当する3次元の部分多様体に住んでいて、重力以外のすべての既知の粒子がそこに制限されている可能性がある(aka.

余剰次元の存在はカラビ・ヤウ多様体を使って説明されるが、その中では素粒子の固有な性質はすべて隠されている。 Credit: A Hanson

余剰次元がコンパクト化されているとすれば、余剰の6次元はカラビ・ヤウ多様体(上図)の形をしているはずである。 我々の感覚では感知できないが、それらは宇宙の形成を最初から支配していたはずである。 それゆえ、科学者たちは、望遠鏡を使って初期宇宙(すなわち数十億年前)の光を発見し、時間を遡ることで、これらの追加次元の存在が宇宙の進化にどのような影響を及ぼしたかを見ることができるかもしれないと考えているのである。

他の大統一理論(TOE:Theory of Everything)の候補と同様に、宇宙が10次元(またはそれ以上)で構成されているという信念は、素粒子物理学の標準モデルと重力の存在を調和させるための試みです。

さらに詳しい情報は、Universe Todayのパラレルワールドに関する記事と、科学者が見つけたと思ったが実際には存在しないパラレルワールドに関する記事をご覧ください。 10次元について詳しく説明している素晴らしいビデオがあります。 また、PBSのテレビ番組「エレガント・ユニバース」のウェブサイトを見ることもできます。

また、アストロノミー・キャストを聴くこともできます。 エピソード137 The Large Scale Structure of the Universe が面白いかもしれません。

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Provided byUniverse Today

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