物理学ニュース速報 - 1080889023

25：名無しさん：2004/10/16(土) 12:07: 【物理】因果律を隠し味に使った宇宙のつくりかた
http://news16.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1097857120/l50

因果律を方程式に入れたら4次元宇宙ができちゃったヨ

　因果律は宇宙の本質的で必然的な性質なのだろうか？それともただ単に私たちの脳がこ
の世界を解釈する上での幻覚に過ぎないのだろうか？それは幻覚ではなく真実だ、と、時
空の最小断片からどのように宇宙ができてくるかを明らかにしたと発表した物理学者は言う。
この発見は、現在2つに隔てられている宇宙の物理法則、量子力学と相対性理論を結びつけ
るものとして、量子重力理論の発展にも寄与するものになるかもしれない。

　量子力学はこの宇宙が約10の-35乗メートル（水素原子の半径の約1020分の1）という
最小単位からなっていると規定している。理論によると、このスケールでは宇宙の空間と
時間の滑らかなひもは、一種の「泡」のようなものに還元され、それぞれの点を結びつける
結合は現れたり消えたりを繰り返している、と予想されている。

　物理学者は、この小さな時空の性質からどのようにアインシュタインの相対性理論で記
述される4次元の宇宙が作り出されたのかを導き出そうと長きにわたり躍起になってきた。
この問題に取り組んでいる科学者たちは、それぞれの極微小の泡は、空間の3次元と時間に
対応する一種の4次元の三角形であると考えいる。滑らかな時空のひもは、2次元のタイル
をつなぎあわせて滑らかな曲線を持った表面を作り出すように、これらの三角形のタイル
を互いにつなぎあわせることによって作り上げることができるとしている。

　この量子の泡は全ての構造の間を絶えず変動しているので、物理宇宙の構築はそれら全
ての可能な組み合わせていくことを意味する。これを行っていけば必然的に4次元の宇宙が
でき上がりそうだが、実はそうではない。初期の研究では、無限の次元を持つ時空か、
たった2次元しかない時空しかでき上がってこなかった。どちらの結果も私たちの宇宙とは
似つかない。

　オランダ、Utrecht大学のRenate Lollらは、この断片をつなぎあわせて4次元の宇宙を
作り出す方法を見つけた。このとき、全ての組み合わせを許すのではなく、2つの制限を加
えた。一つ目は、相対性理論をそれぞれのタイルに適用したこと（つまり、何者も光速を
越えることはない）、二つ目は組み合わせるときに因果律が保存されるようにしたことだ。
このことは時空の断片は、宇宙の変化といったような突発的な出来事で構築されるわけで
はなく、原因が先だっているということを意味している。これらの制限を計算に導入した
ところ、私たちの宇宙と同じような3次元の空間と1次元の時間という宇宙に行き着いた。
「まるで魔法のようだったわ」とLollは言う。

　さらに驚くべきことに、こうして構築された宇宙の典型的なものは小さいものから出発
して大きなものへと変化した、つまりビッグ・バン以降のこの宇宙と同じように膨張した。
「これは完全に予想外だった。組み立てのルールにはそうなりそうなものは何もなかった
し、本当に衝撃的だった。」

　もちろん、量子時空が因果律を要求するような必然性はなく、自分たちが方程式に手を
加えた結果であると彼女も認める。しかし、現実的な宇宙を構築するには、この方法が唯
一の手段のように思われる。

記事オリジナルはこちら
News@Nature.com 08 October 2004
How to build the Universe
Philip Ball
http://www.nature.com/news/2004/041004/full/041004-17.html

Emergence of a 4D World from Causal Quantum Gravity
J. Ambjorn, J. Jurkiewicz, and R. Loll
Phys. Rev. Lett. 93, 131301 (2004)
http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=PRLTAO000093000013131301000001&idtype=cvips&gifs=yes

#ボクのタイムトラベルも閉鎖されそう？