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はてなキーワード: 素粒子とは
「ぶつかりおじさん」「幽霊」「ニュートリノ」は一見無関係なものですが、物理的接触や存在の性質に関連した相同点と相違点を見出すことができます。
相同点
1. 観測されるかどうかが難しい点:
• ぶつかりおじさんは、故意に人にぶつかる行為を行うため、その動機や行動を「観測」することはできるが、意図や原因が明確に分からない場合が多い。
• 幽霊は、存在が目に見えない、感じられないことが多く、実体としての観測は非常に困難とされます。
• ニュートリノは、極めて小さい素粒子で、物質との相互作用が極端に少ないため、観測が非常に難しいです。ニュートリノ検出には特殊な設備が必要です。
• ぶつかりおじさんは物理的に他人にぶつかるが、その動作の結果や影響は大きな損害を伴わないことが多い。
• 幽霊は、伝統的に「無形」な存在とされ、物理的に人に影響を与えることはないとされていますが、感じることができると信じられている。
• ニュートリノも、物質との相互作用が非常に弱いため、通常は物理的な影響をほとんど与えず、大量に存在していても気づかれません。
相違点
1. 意図と行動:
• ぶつかりおじさんは、意図的に他人と接触を図る行動を示します。社会的行動の一つとして、心理的な動機が関わる。
• 幽霊は、存在自体が伝承や想像の産物であり、意図的に何かを行うかどうかは曖昧で、多くの場合、非物質的な存在です。
• ニュートリノは物理的現象として自然に存在しており、意図や意識を持つわけではありません。宇宙の現象や放射性崩壊の結果として生まれ、無意識の物理的存在です。
• ぶつかりおじさんは、行動や現象としては実際に目撃され記録されるものです。
• 幽霊は科学的に存在が証明されていないため、未確認の現象や伝承として扱われています。
• ニュートリノは科学的に検証され、存在が証明されています。ニュートリノ検出装置により観測が行われている点で科学的に裏付けられた存在です。
「ぶつかりおじさん」は社会的現象、「幽霊」は伝承的存在、「ニュートリノ」は科学的に実証された物理現象です。それぞれの接触の仕方や存在の確認方法には大きな違いがありますが、共通して「観測されにくい」点や「物理的接触のあいまいさ」があるのが面白い点です。
今この瞬間に存在する物質的な空間についてはあくまで３次元だと思う。
でもそこに刻一刻と変化する時間が重なるので、表層的な部分でも４次元だと捉えるべきだと俺は間がている。
そこから更に人間が認識して解釈しようとすると必然的な個体差が発生する。
つまり、俺達が「これこそが俺の認識している世界なんだ」と感じる時、それは５次元のものなんじゃないだろうか？
さらに言えば、今この場で自分が認識している世界はあくまで自分がそう思っているだけで、あとになって振り返れば「あの頃そう思っていた」でしかなくなるんじゃないだろうか？
たとえば、「あの頃はユダヤ人が本当に悪魔だと思っていたが、ヒトラーに騙されていただけだった」といった変化が起きたとしても、当時の自分がどのように「世界」を認識していたのかは覆せないし、未来でどう考えているのかなんて予想までしか出来ないわけだ。
「世界」が５次元だと考えると何が変わるのかと言えば、「世界」の広がりに対しての認識が変わる。
世界があくまで３次元空間に広がっているだけだと思っている人間が「世界は広い」と口にした時、その時考えている広がりは実際の広がりと比べると全くもって全然小さいということだ。
たとえば２０年に１度の周期で大きな災害に襲われる地域に住んでいる人でも、その被害を目の辺りにしたことがない人と、実際に被害にあった人では、その災害や地域に対しての認識がまるで異なってくる。
同じく災害にあった人でも偶然軽く済んだ人とそうでない人では全く認識が異なるだろう。
年配の人であれば２回３回と災害にあってそれぞれによって印象が違う人もいることになる。
つまり、同じ地域に済んでいる人間の中であってもそれぞれに認識の違う「世界」が頭の中に広がっているとういことだ。
そんな所にフラっとやってきた旅行者が現地において過去の爪痕や伝聞について情報を集めた所で、彼らと同じ用に「世界」を認識することは出来ない。
だが、「世界」というものは所詮３次元のものだと思っていると、今現在の資料や現場といった２次元・３次元の情報収集だけで十二分に彼らが見てきたものと同じものが頭の中に描けると思ってしまうのだ。
つまる所、世界の広さというものに対して次元が違う勘違いをしていて、致命的なレベルで世界の大きさを認識できてないということなんだな。
こんなのは当たり前のことなんだけど、「世界」の広さを大雑把にしか分かってない人はこの広さを勘違いして痛い目を見たりする。
普遍的なパターンの組み合わせで世界は仮想的にシミュレートしていけば、それなりの学習能力がある人間が５０年ぐらい生きれば十分に世界のコピーを脳内に描けるのだと思い上がってたりもする。
そういった人達が「俺は世界を知っているんだ」と口にする時、それは多くの場合は何らかの失敗や不和への秒読みだ。
繰り返しになるが、「世界」というのは３次元空間にのみ広がっているのではなく、時間という広がりも持っているし、それが実際には個々人の頭の中でバラバラに広がっているものなのだ。
それを軽んじて「今俺の眼の前にあるものこそが世界なんだ」と思っていれば、それぞれの人間の頭の中に広がる齟齬や、時間の裏側に隠されてしまった過去の事実を取りこぼしてしまう。
傲慢は人間の持つ最大の罪とされているが、「世界」の広さの取り違えというのはその典型的な例なのかも知れない
SFなんかで「世界中の原子や素粒子が今持っている状態を完全にコピーすれば、記憶も含めて世界を完全に再現できる」という思考実験がある。
確かにこのような考えに基づけば人間の頭の中を流れる電気信号の一つ一つさえも物理的な現象でしなかく、３次元空間に広がる物理現象の一つなのだろう。
そしてそこに時間というスケールを加えれば宇宙の始まりから終わりまでとなり、「世界」は４次元の中で完結してしまう。
まあ、俺もそれは分かってるんだが、分かってるんだが、その場合における物理空間の驚異的なまでの情報量は俺達が普段使う「３次元空間」という言葉で表現するには荷が勝ちすぎるように思ってる。
だから俺はある種の思考実験的なものにより「人間が認識できる程度の物理的空間×それを観測する個々人の認識」という形での「疑似的な４次元」に時間をかけての「擬似的な５次元」を世界の形として考えているわけだ。
まず「特殊相対性理論」からやけど、これは光の速さがどんな状況でも変わらんってことが基本やねん。
たとえば、電車が走っとる中で懐中電灯を前に向けて光らしても、外でじっとしてる人が見た光の速さも同じやねん。
でも光の速さだけは、どんなに速く動いても変わらんのや。
ほんで、この理論やと「時間」や「空間」も相対的に変わるっちゅうことになる。
速く動くほど時間が遅くなるんや。これを「時間の遅れ」っていうねん。
例えて言うたら、宇宙船でめっちゃ速く移動してる人は、地球におる人に比べてゆっくり年を取る、みたいな感じや。
次に「一般相対性理論」やけど、こっちは重力が関わってくるねん。
簡単に言うたら、重いもんが空間をぐにゃっと曲げるっちゅうことや。
たとえば、地球みたいなでっかいもんがあると、その周りの空間が曲がって、そこに他のもんが引っ張られるから「重力」が生まれるんや。
まあ、ざっくり言うたらこんな感じやけど、ほんまはもっと複雑なんやで。
（もう少し詳しく教えてください）
ほな、もうちょっと深くいこか。
まず、「特殊相対性理論」についてやけど、これを理解するには「光の速さが一定」っちゅうのがどんだけすごいことか、ちゃんとわかっとかなあかん。
普通の物体は、速く動けば動くほど、その速さは他のもんに足されるやろ？
例えば、車が時速50キロで走っとって、その車の上からボールを前に時速20キロで投げたら、ボールは時速70キロで進むことになる。
せやけど、光は違うんや。どんな状況でも、どんなに速く動いとっても、光の速さは毎回秒速約30万キロメートルで一定やねん。
ほんなら、何が変わるんや？って話やけど、答えは「時間」と「空間」や。
速く動けば動くほど、時間は遅く流れるし、移動してる方向の長さは縮んでしまう。
具体的な例を出すと、もし君が光の速さにめっちゃ近いスピードで宇宙船に乗って1年旅したとしようや。
地球におる人らからしたら、その1年が例えば10年にも20年にも感じられるかもしれん。
つまり、君は歳をとらんけど、地球では時間がめっちゃ進んどるわけや。これが「時間の遅れ」や。
ほんで、次は「一般相対性理論」やけど、これはもうちょっと難しい話やねん。
特殊相対性理論は光とかスピードに注目してたけど、こっちは「重力」に焦点を当てとるんや。
重力っちゅうのは、普通に考えたら物体が引っ張り合う力やと思うやろ？でもアインシュタインはそれを「空間と時間が曲がるせい」やって言うたんや。
地球みたいな大きな質量を持っとるもんは、その周りの空間をぐにゃっと曲げるんや。これを「時空の歪み」っちゅうねん。
で、その歪んだ空間に沿って、他の物体が動くことで、まるで引っ張られてるように見えるっちゅうわけや。これが「重力」の正体や。
ゴムシートの上に重いボールを置いたら、シートがへこんで周りにくぼみができるやろ？そのくぼみに他の小さいボールを置くと、転がって重いボールに引き寄せられる。これが重力のイメージや。
太陽とか地球みたいなでっかいもんが周りの時空をへこませて、そこに他の天体が引っ張られるわけやな。
重力が強い場所ほど時間はゆっくり流れる、これを「重力による時間の遅れ」っちゅうねん。
例えば、地球の表面におる人と宇宙の遠くにおる人では、地球の表面のほうが重力が強いから、時間がわずかに遅く流れるんや。
これらの理論がなんで重要かっちゅうと、GPSとか人工衛星みたいなもんは、めっちゃ速いスピードで地球の周りを回っとるやろ？
そのために時間が遅くなってるし、地球の重力も影響を与えとるんや。
せやから、相対性理論を使ってそのズレを計算して補正せんと、正確な位置情報は得られへんねん。
ほんなわけで、相対性理論っちゅうのは、宇宙全体の「時間」や「空間」、そして「重力」がどう動くかを説明するめっちゃすごい理論なんや。
（では最後に、相対性理論と超ひも理論の関係を教えてください）
まず、相対性理論っていうのは、さっきも話した通り、重力を扱う理論やね。
特に「一般相対性理論」やと、重いもんが時空を曲げることで重力が発生する、っちゅうふうに説明しとるわけやな。
これは大きなスケール、例えば星とか銀河、宇宙全体を説明するのにめっちゃ強力な理論や。
けどな、宇宙には重力だけやなくて、他にも4つの基本的な力があんねん。
重力に加えて、電磁気力、強い核力、弱い核力っちゅうもんがあるんや。
相対性理論は重力には強いんやけど、他の力、特に小さいスケールの話になってくると話がちゃうねん。
原子とか素粒子みたいなめっちゃ小さいもんを扱うのは量子力学っちゅう別の理論が必要になる。
ここが問題なんや。相対性理論と量子力学っちゅうのは、どっちもめっちゃ成功してる理論やけど、整合性が取れへんねん。
大きいスケールやと相対性理論、小さいスケールやと量子力学、って分かれとるわけや。
でも宇宙全体を一つの理論で説明したいなら、両方をつなげる必要がある。
これを統一理論とか万物の理論っちゅうんやけど、これがまだうまくいってへんねん。
そこで出てくるんが超ひも理論や。
超ひも理論っていうのは、宇宙にある全ての物質や力が、ひも状のものからできてるっちゅう考え方やねん。
普通、素粒子は点みたいなもんやと思われとるやろ？でも超ひも理論では、実はそれがめっちゃ小さい「ひも」やっていうんや。
このひもが振動することで、違う性質の粒子になったり、力を生み出したりするっちゅう考え方や。
なんでこれがすごいんかっていうと、この理論は重力と量子力学を一緒に扱えるんや！
つまり、相対性理論で扱ってた重力も、量子力学で扱ってる小さいスケールの現象も、ひもの振動っていう一つの仕組みで説明できるようになるかもしれんって話や。
相対性理論と量子力学の一番の問題は、重力を量子化できひんってことや。
量子力学は確率的な世界やけど、相対性理論は連続した空間を扱う理論やから、この2つが衝突してしまうんや。
特に問題になるんが、ブラックホールとかビッグバンみたいなめっちゃ極端な状況や。
そこでは重力もめっちゃ強くなるし、量子効果も無視できへん。せやけど、これらを同時に説明できる理論がまだないんや。
そこで超ひも理論が登場するんやけど、ひもがめっちゃ小さいスケールでは、重力の量子化も可能になるっちゅうわけや。
つまり、相対性理論が扱ってる「大きなスケールでの重力」と、量子力学が扱う「めっちゃ小さいスケールの力」を同時に説明できるっちゅうことや。
ただしやな、超ひも理論はまだ理論段階で、実験で直接確認されたわけやないんや。
それに、超ひも理論が正しいと仮定すると、宇宙には我々が感じ取れん11次元も存在するっちゅう話になる。
今のところ、わしらが日常的に感じるのは3次元の空間と1次元の時間だけやけど、残りの次元はめっちゃ小さく「巻き込まれて」るから見えへんらしい。これが正しいかどうかもまだわからんのや。
まとめると
•相対性理論は重力を説明する強力な理論やけど、量子の世界では問題がある。
•超ひも理論は、相対性理論と量子力学を一つの理論でまとめようとするもんで、ひもの振動で全てを説明できるかもしれん。
•ただ、超ひも理論はまだ理論の段階で、実験的には確かめられてへんし、11次元の宇宙とか、ちょっと奇抜な要素も含まれとる。
超ひも理論がほんまに正しいんかどうか、まだまだ謎が多いねんけど、もし解けたら宇宙の全てが一つの理論で説明できるようになるかもしれんって、めっちゃ壮大な話やな！
宇宙を創り出した存在を「神」として、その「神」が何らかの意思を持っているとしても、宇宙全体から見たら素粒子レベルの地球の人類に何かの興味や関心を持つとは思えないし、仮に「神」が人類に興味や関心を持っているとしても、自分の近所にある神社・寺・教会・モスクに参って祈ることが「神」に自分の思いや願いを伝えることになるとは思えない。
死後の世界があるともないとも言えないし、多分ないんだと思う。あるとしても「念仏を唱えれば極楽浄土へ往生できる」とか心の底から信じることはできない。信じてないんだけど、もし仮に天国や地獄があるなら自分の大切な人は天国に行ってて欲しいな、くらいの気持ちで墓や仏壇に手を合わせる。
こういう心持ちだと、宗教があってもちっとも死の恐怖も和らげられないし、何の救いにもならない。心の底から神や仏を信じられる方が幸せなんだろう。
宇宙から降り注ぐ宇宙線と地球の大気とがぶち当たると素粒子が生じる←信じられないけどうん
ミューオンは強い透過力があるのが特徴←うん
どうやって人工的に利用できるんだろ？
空気みたいにそこらじゅうに溢れているの？
ちっちゃいミューオンをどうやって扱うの？
わからないことが多過ぎる
発見にとどまらずそれを制御して利用しようって思い立って結果的に成し遂げたって凄すぎるし
やばいよね
まーX線は電磁波の一種だから生み出すのもまだ容易なんだろうなと思う
でもミューオンはどうなるの？宇宙線をどうやってコントロールするの？
わかんないよ
「ミューオン出ましたっ！捕獲！」って集めてから使うの？ってGPTに聞いたらそれは面白い発想ですね！でも違います！って言われた
通過するミューオンをリアルタイムで検出して情報を得るというプロセスなんだって
まだわかんない
なんとなくわかってきた
つまり、宇宙から降り注いで、物質を通過し終えたミューオンをキャッチし、検出し、解析することで、その通過データ（透過データ）を得られるってことですか？
ってGPTに聞いたらその通りです！って言われた
そういうことかあ
といった式について、素粒子では後者が支配し、天体では前者が支配する。
近距離における強い力のために、電子は原子核に螺旋状に落ち込むが、明らかに事実と違う。
というハイゼンベルグの関係式に従う。このため、r=0となることはなくなり、問題は回避される。
多様体上の楕円型作用素の理論全体が、この物理理論に対する数学的対応物で、群の表現論も近い関係にある。
しかし特殊相対性理論を考慮に入れるとさらに難しくなる。ハイゼンベルグの公式と同様の不確定性関係が場に対して適用される必要がある。
電磁場の場合には、光子というように、新しい種類の粒子として観測される。
電子のような粒子もどうように場の量子であると再解釈されなければならない。電磁波も、量子を生成消滅できる。
数学的には、場の量子論は無限次元空間上の積分やその上の楕円型作用素と関係する。
量子力学は1/r^2に対する問題の解消のために考え出されたが、特殊相対性理論を組み込むと、この問題を自動解決するわけではないことがわかった。
といった発展をしてきたが、場の量子論と幾何学の間の関係性が認められるようになった。
では重力を考慮するとどうなるのか。一見すれば1/r^2の別な例を重力が提供しているように見える。
しかし、例えばマクスウェルの方程式は線型方程式だが、重力場に対するアインシュタインの方程式は非線形である。
また不確定性関係は重力における1/r^2を扱うには十分ではない。
物理学者は、点粒子を「弦」に置き換えることにより、量子重力の問題が克服できるのではないかと試した。
量子論の効果はプランク定数に比例するが、弦理論の効果は、弦の大きさを定めるα'という定数に比例する。
もし弦理論が正しいなら、α'という定数は、プランク定数と同じぐらい基本的定数ということになる。
ħやα'に関する変形は幾何学における新しいアイデアに関係する。ħに関する変形はよく知られているが、α'に関する変形はまだ未発展である。
これらの理論は、それぞれが重力を予言し、非可換ゲージ対称性を持ち、超対称性を持つとされる。
α'に関する変形に関連する新しい幾何学があるが、理解のために2次元の共形場理論を使うことができる。
ひとつは、ミラー対称性である。α'がゼロでない場合に同値となるような2つの時空の間の関係を表す。
まずt→∞という極限では、幾何学における古典的アイデアが良い近似となり、Xという時空が観測される。
t→-∞という極限でも同様に時空Yが観測される。
そして大きな正の値であるtと大きな負の値であるtのどこかで、古典幾何学が良い近似とはならない領域を通って補間が行われている。
α'とħが両方0でないときに起こり得ることがなんなのかについては、5つの弦理論が一つの理論の異なる極限である、と説明ができるかもしれないというのがM理論である。
うろ覚えのあらすじ
三体人「よっしゃ、地球奪ったろ」
三体星系と地球間は4光年だけど、みんなで地球行くのには400年かかるわ。
その間に地球人の技術が進歩したら、抵抗されて地球奪えんくなる。
三体人「光速の素粒子コンピュータの智子(ソフォン)を大量に地球へ送り、イタズラしたろ」
ソフォンは量子通信で地球の情報全部リアルタイムで知れるかつ目に見えない、リモート操作可能のスグレモノ。
基礎研究がなんも進まんわ」
その頃、地球において三体人歓迎の葉文潔を中心に「地球三体組織(ETO)」が組成され三体人とコミュニケーションをしてた。
その情報を掴んだ国家警察の史強(シーチャン)警察官がETOぶっ潰して、三体人が450年後に地球にやってくることが全人類に明らかになった、、
地球人が三体侵略対抗のためにアレコレ計画しても三体人にはソフォン通じて筒抜け。
でもソフォンは人間の頭の中は読めないから、惑星防衛理事会(PDC)が 4人のエキスパートを選出して、頭の中で三体攻略を練れと命じる。
選者は面壁者(ウォールフェイサー)と呼ばれ、面壁者はなんでもできる権限を得る。
面壁者の1人、羅輯(ルオジー)はその権限を使って奥さんをゲットして優雅にのんびり暮らす。
PDCや世間は「それも三体人攻略の策なのか？」と思い何も言えない。
そのうち羅輯 は適当やってるのがPDCと世間にバレて奥さんと娘を冬眠させられてしまい、真剣に三体攻略を考える。
そして、ある星系の座標を全宇宙へ送信し、コールドスリープする。
その時代では、宇宙艦隊が組織され2,000隻もの宇宙戦艦が、三体艦隊から放たれた探査機(通称:水滴)を調査していた。
水滴は動き出し、2,000隻を1機で壊滅させる。
うち数隻はやられずに逃亡に成功。
1年後、羅輯が送信した星系が破壊されたことが確認され、羅輯復権！
宇宙は暗黒の森であり、そこで出会う相手は仲間か敵かもわからない。
暗黒の森では自分が襲われる前に、相手を見つけたら即時殲滅。宇宙で文明を存続させるには他星系との交流はリスクが高すぎるので、見つけたらやっつける、それが暗黒森林理論。
羅輯は三体星系の座標を全宇宙に送信する仕組みを作り、三体人を脅す
三体人はそれを受け、地球侵略の艦隊を引き下げ羅輯は妻子と暮らし始めた。
大学時代のアイデアを元に成功した同級生からもらったお金で、あの頃片想いしてた程心(チェンシン)に匿名で星をプレゼント！
大学の時の知り合いの雲天明って人が末期癌みたいだからその人を候補に…
上司のウェイド「やれ！」
脳みそ摘出手術直前で「あの星のプレゼントは雲天明からよ」と知らされ「まってー！」となるも時遅し。
雲天明と梯子計画の結果を見届けるため程心はコールドスリープに入る。
数十年後、三体艦隊が引き下がった後の時代(抑止期限)に目覚めた程心は、雲天明からプレゼントされた星の価値が爆上がりしてお金持ちに。
その星に惑星を見つけた大学院生の艾AA(アイエイエイ)と資産管理会社を起こし、行動を共にするようになる。
抑止紀元では座標を曝す装置を執剣者(ソードホルダー)が守っている。
執剣者は100歳を超えた羅輯。
次の執剣者を選定するころ、程心は三体世界が地球に配している智子(トモコ)という美しい女性AIと面会し、執剣者に立候補することとする。
人類はこの抑止紀元の数十年、三体文明とも交流を深め、危機感が薄れ、腑抜けていた。
そんな感じで執権者が程心に決まり、引き継いだ矢先、三体の水滴が地球を襲ってきた！
程心が送信装置を押すか迷っている間に送信アンテナが水滴に破壊されてしまった。
智子は地球を支配し、武力により全地球人をオーストラリアに移住させた。
過去に宇宙空間で水滴から逃れた戦艦「万有引力」が三体星系と太陽系の座標を全宇宙に送信したのだ。
これにより地球は宇宙の他文明に曝され、消滅させられる運命となった。
数年後、三体星系が消滅した。
自分たちの星も消えたし、地球も消える運命で、地球文明を助けてやる義理はないけどお情け的に。
面会は宇宙空間で監視付き、雲天明が地球文明にとって有益な情報を伝えようものなら2人もろとも破壊する条件で面会。
そこで雲天明は程心にお伽話を聞かせる。
人類は他宇宙文明からの暗黒森林攻撃を避けるため3つのプロジェクトを進めることになる
ウェイドが光速船作るというから会社の全権与えて冬眠してたけど、光速船の航跡が危険なので連邦政府が没収するとなり程心起こされる。
起きてみたら、太陽系には掩体都市ができていて、人類はほとんどが地球から離れ、巨大ガス惑星の影にコロニーを作り暮らすようになっていた。
ウェイド「髪の毛のカケラを光速で2センチ動かせるようになったぞ！」
「光速船作るの取り上げられるなら、掩体世界に反物質でテロしたるわ！」
程心「最終決定権は私という約束したよね、戦争になっちゃうから武装解除して光速船作るのはお終い！」
程心が捨てさせた
連邦政府「程心よ、地球文明を二次元世界でも綺麗に残したいから冥王星にあるコレクションを回収して宇宙にばら撒いて欲しい」
冥王星では200歳を超えた羅輯がいた。
もう絶望
程心と艾AAはゴッホの絵など貴重な地球文明の数々を星環に積んで宇宙へ
もう平面化はすぐそこまで迫ってる
、、、、
あー、力尽きた
こっからとんでも展開なのでまとめきれん
読んだことない人はぜひ読んでほしい
