2008/9/2

自己組織化する量子宇宙  量子重力理論関連

凡人さんのコメントにあった記事のご紹介です。

自己組織化する量子宇宙より

まずタイトルからですが、

自己組織化とは。
(self-organization)
生命の発生や社会構造の成立に見られるように、混沌状態から複雑な構造が自律的に形成されてゆくこと。循環や自己言及などの哲学的問題ともかかわりをもつ。


前置きを引用します。

『時間や空間はどのように現れたのだろうか? どのように4次元時空は形づくられ,私たちの世界の舞台となったのだろうか? その時空は,非常に小さなスケールではどのようにみえるのだろうか? こうした疑問の数々は「量子重力理論」へと物理学者を駆り立てるが,一般相対性理論と量子論の“結婚”は未だ実現していない。
 量子重力理論の候補の1つに「超弦理論」がある。しかし,それは先ほどの疑問のいずれに対しても答えを与えていない。そんな中,…』

“一般相対性理論と量子論の“結婚”は未だ実現していない”、ということはよくよく考えてみると、どういうことになるのだろう。
結婚なのだから、どちらかが相手の“家”に入るということだよね。
ループ量子重力理論は、量子論が一般相対性理論の“家”に入ったんだよね。

超ひもは、そういう意味で結婚じゃないよね。量子論と弦理論の結婚から生まれたわけだから。なんらかの遺伝子がなければ重力(子)は出てこないのだろうけど。。。

続けます

『4次元時空をつくり出すというか,4次元時空がひとりでに生まれる理論が登場した。「因果的動的単体分割」だ。』

→ 因果的?動的?単体分割?

因果律:哲学で、すべての事象は、必ずある原因によって起こり、原因なしには何ごとも起こらないという原理。

動的:動きがあって、いきいきしているさま。⇔静的。

単体:単一の物体。また、複数あるうちの、一つの物体。

分割:数学で、一つの集合を、共通の要素をもたないいくつかの部分集合に分けること。


ま、まるで生物のようですね。。。自己免疫力や自然治癒力を持っているのでしょうか?

ところで、時空がひとりでに定義される話にループ量子重力理論がありましたね。それと、これとはどのように違うのかな?このときは時空はスピンネットワーク、スピンネットフォームって言われてたよね。

この新しい理論はアナログ重力理論にどんな“種”を仕込んだのだろうか。


続けます。

『そのレシピは実に簡単だ。少数の基本的な構成要素を用意する。量子論の原理にしたがってそれらを集め,よくかき混ぜて落ち着くのを待つだけだ。これで量子時空ができあがる。未知のものは何も導入する必要はない。
 このレシピはホーキング(Stephen Hawking)によって一躍有名になった「ユークリッド量子重力理論」をもとにしている。この理論は可能なあらゆる時空の形状を重みをつけて重ね合わせることで私たちの宇宙が現れるというものだ。』

→ これだけだと言っていることが全然解りませんね。かき混ぜて上澄みでも掬い取るのでしょうか。まさに料理のせかい。。。←ちがうか。。。

それに「ユークリッド量子重力理論」ですか?はて?

ん〜、ググってもいいのが出てこないな。。。



また日経サイエンスの公告の本文のもどり引用しよう。

『著者たちは失敗の原因を探すうちに,重要なポイントにたどり着いた。それは「宇宙には因果律が備わっている」というものだ。因果律とは原因と結果が決まった順序で起こるという原理で,一般相相対性理論に不可欠なものだ。因果的構造を組み入れて改めてシミュレーションしたところ,果たして4次元時空ができあがった。この時空は大きなスケールでみると,見事に一般相対性理論の重力方程式の解の1つ「ド・ジッター宇宙」だった。しかも,シミュレーションの詳細を少々変えても結果がほとんど変わらず,普遍性を備えている。』

→ 何と! ド・ジッター宇宙 ですと?

なんで、量子重力理論からアナログ重力モデルが出てきたのだろう。

球を多面体で近似するような感じでしょうか。(まさか)

よくわからないですね。

それにあっと驚くことに何と! 普遍性 ですと?

これはミクロとマクロは互いに独立しているということを意味するんだな〜これが。



引用を、続けます。

『そのアイデアをコンピューターシミュレーションで試してみると,宇宙はくしゃくしゃにしぼんだボールのようになるか,ポリマーのような平らなものになるかのどちらかだ。いずれも,私たちの宇宙とは似ても似つかない。』


→ くちゃくちゃにしぼんだボール?ポリマーのような平らなもの?


続けます。

『では,量子論が重要になる小さなスケールはどうなっているだろうか? なんと,時空を“顕微鏡”で拡大していくと,次元が連続的に変化するのだという。このことは,時空が時空の“原子”のような基本単位が集まってできたものではなく,無限に同じ構造を繰り返す“退屈のきわみ”でできていることを示唆しているかもしれない。』

→ この理論では時空の原子は否定された?これはどういうことか。

日経サイエンスではループ量子重力理論を“『時空の原子を追うループ量子重力理論』”だと紹介していたよね。
時空の表現を、ノードとリンクのグラフで表現してスピンネットワーク+時間=スピンネットフォームなんて呼んでたね。

ネットワーク的なことじゃないようですね。

小人の国(入り子の国、フラクタル構造の宇宙!、Kaoru先生の出番ですよー。)があるのはいいとして、では、重力の繰り込みは成功したのだろうか?

それが本当の解決すべき課題であり、理論構築の動機なのだな。


〆(ココから先は私の妄想ですので、これを鵜呑みにしても責任は取らないよ)

それで、我、ひらめけり!

これは、マルチバースだっていうことでしょうね。(← 違うみたいだね)

ノードの中身はド・ジッター宇宙? (← 新しい理論にはノードないよ)
ノードのことは置いておこう。だって、この宇宙論全然想像がつかないのだから。

まぁ〜、ド・ジッターモデルですから、膨張宇宙ですね。
我らがこの宇宙もド・ジッターモデルと同様の膨張をしているのでしょうか。

追記:T_NAKAさんがコメントを下さいました。現在の宇宙より設定条件が単純なようですね。もし仮にド・ジッターモデルではなく、佐藤勝彦モデルが出てきたら、おもわず「シェー!」のポーズをします。


落下すると潮汐力で落下に対して上下に伸び、左右に圧迫されます。
落ちる先の天体が巨大なほど左右の圧迫はなくなります。
私たちは、局所慣性系とまったく同じ存在だとすると、どうなるか。

宇宙遊泳ができる。無重力を体験する。

でもどこかに落下しているので、周囲の広範囲を観察すると、加速度的に周囲が放れて言っているのが観測できる。

私たちの宇宙にあるダークエネルギーは、巨大な天体の重力ポテンシャルだった。。。


なーんてことは、無いでしょうけど、妄想するのは私の勝手。(^^;ゞ


以前はダークエネルギーは宇宙全体の遠心力が基になっているのではないかと思ってたけど、この宇宙全体がカー・ニュー(電荷を浴びて、回転している)ブラックホールだとすると、この宇宙の特異点は点ではなく特異リングになっているんです。

さてそうなると、どうなるんかな?

ここからが、ちょっと慎重になってくるな。。。

宿題にしよう。
1



2012/1/30  21:22

投稿者:hasea-teikoku

catbirdさんの論文をよく読ませていただきましたが、ローレンツ変換の意味するところを誤解されているようですね。

そもそもあらゆる慣性系で光速度一定が前提なのだから、変換して光速度が一定だといっても、そう仕込んであるのだから当然なのです。

慣性系の間を行き来したら(といっても一人の観測者が行ったり来たりすることではない)どういうことが起きるのかを確認するための変換式なのです。

2012/1/27  22:20

投稿者:catbird

光速度不変の原理について

突然のメールお許しください。私は、日頃から相対性理論に興味があり、勉強している者です。
そうした中で、ローレンツ変換の正確ではない点を発見しました。

ローレンツ変換とは、
t’= (t−(Vx/C^2)) / √(1−(V^2/C^2))
x’=(x−Vt)/√(1−(V^2/C^2))
y’= y 
z’= z 
です。
確かに、ローレンツ変換は、光の速度は一定に保たれます。しかし、この式では3次元の内、進行方向であるX軸のみ距離が変換されます。他のY軸・Z軸は変換されません。

その為に、電磁波(光)の形は、変換前と相似ではありません。電磁波は、物理の法則に反するコースを取っていて、変換後の電磁波の物理法則は、変わってしまっています。

その為に、3次元に等しく変換される式が必要となります。
その式は、
t’=t*(√(C^2−2VCcosθ+V^2)/C )/(√(1−V^2/C^2))
x’=(x−Vt)/√(1−(V^2/C^2))
y’= y/√(1−(V^2/C^2))
z’= z/√(1−(V^2/C^2))
CATBIRD変換です。
V=観測者の移動速度、C=光速、θ=観測者の移動方向と光の進行方向との角度、(x,y,z)=Oから発した光のt秒後の位置、(x’,y’,z’)=変換された光のt’秒後の位置を表します。


高速で移動する慣性系においては、その中にある物質の質量は増加し、物質の反応速度は遅れ、物質の刻む時間は遅れます。
又、進行方向からの4つの力(重力・電磁力・強い力・弱い力)は速く伝わり、逆方向からの4つの力は遅く伝わります。その為に、方向により物質の変化する速度が異なり、物質の刻む時間が変化します。
この2つの効果から導いたのが、上記のCATBIURD変換式です。

この変換式より、時間と空間の見かけ上の変化は、この2つの効果に起因するものであることが分かります。

詳細は
http://www42.tok2.com/home/catbird/

をご参照ください。

2008/9/16  23:32

投稿者:凡人

>ドジッター宇宙の中に物質が生成されると、アインシュタイン・ドジッター宇宙となるような気がしてきました。
「教科書」を何冊か確認したら、この言明は大間違いだと分りました。大変申し訳御座いませんでした。

2008/9/14  1:45

投稿者:T_NAKA

「素人の浅知恵」を他人のブログのコメントに書き込むのはどうかと思う。どんなことを考えようと個人の自由であるが、自分のブログを作ってUPするのが筋であろう。

http://teenaka.at.webry.info/

2008/9/13  13:27

投稿者:凡人

素人の浅知恵ですが、ドジッター宇宙の中に物質が生成されると、アインシュタイン・ドジッター宇宙となるような気がしてきました。
ところで、初期宇宙のインフレーションは、インフラントン場というものが宇宙に存在して、初期宇宙がインフラントン場の相転移を起こすことによって起きるとされている筈なので、ドジッター宇宙を認めた事が、そのままインフレーションを認めた事には決してならないと思っています。
ただし、初期宇宙のインフレーションは、そもそもモノポールが検出されない事を合理的に説明する為に導入された仮定である筈なので、インフレーション(=インフラントン場)を否定するためには、モノポールが検出されない事について、別の理由を与える必要があると思いました。

2008/9/7  2:21

投稿者:T_NAKA

>一方「アインシュタイン・ドジッター宇宙」というのは膨張をしない静的な宇宙、(というより宇宙項で辻褄を合わせた宇宙)であると、私は認識しています。

というのは間違った認識のようなので、申し訳ないですが、この部分は無視して下さい。

「ドジッター宇宙」と「アインシュタイン・ドジッター宇宙」というのは異なるものであり、前者は指数関数的に膨張するものでインフレーション期の宇宙を記述するのに都合が良く、後者は今の宇宙に近いもののようです。
とにかく"a universe that contains nothing but the cosmological constant"というところを素直にとれば、英文からは「ドジッター宇宙」としか読み取れません。


http://teenaka.at.webry.info/

2008/9/7  1:40

投稿者:T_NAKA

de Sitter geometry, which is exactly the solution to Einstein's equations for a universe that contains nothing but the cosmological constant.
を素直にとると、「ド・ジッター計量とは『宇宙項以外の何も含まない宇宙』のアインシュタイン方程式の解」ということで、はっしー帝國さんの示した「ド・ジッター宇宙」のwikiの内容「ド・ジッター宇宙とは、ウィレム・ド・ジッターが解いたアルベルト・アインシュタインの一般相対性理論の重力場方程式の3つの解のうちの1つの解であり、密度と圧力がともにゼロで、宇宙項が正の値をとる宇宙である。この解はド・ジッターの名をとってド・ジッター宇宙と呼ばれるようになった。」と同じものです。一方「アインシュタイン・ドジッター宇宙」というのは膨張をしない静的な宇宙、(というより宇宙項で辻褄を合わせた宇宙)であると、私は認識しています。この英文の記述から「アインシュタイン・ドジッター宇宙」とするのは無理がありますね。

http://teenaka.at.webry.info/

2008/9/7  0:50

投稿者:はっしー帝國

凡人さん、おお!沢山の報告有難うございます。

なるほどね、身近な本にも参考となる記述があったのですね。

私も勉強の合間に該当するところを読んでみます。(いまは、ちょっと猶予をください、ちょっと過去問にtryしているもので)

2008/9/7  0:33

投稿者:凡人

度々本当に申し訳ありませんが、英文の記事の中の
What is more,the emergent spacetime has what physicists call a de Sitter geometry, which is exactly the solution to Einstein's equations for a universe that contains nothing but the cosmological constant. It is truly remarkable...
の内容からすると、「ドジッター宇宙」とされているものは、実は「アインシュタイン・ドジッター宇宙」の事ではないかと思いました。

2008/9/6  16:32

投稿者:凡人

はっしー帝國さん、本理論をご検討いただいて大変有難う御座います。

ところで、
>「自己組織化する量子宇宙」つまり勝手に発生して、勝手に育つ。
についてですが、この方が神様も我々も「楽」を出来ますよね。

それと、ユークリッド量子重力理論の解説については、竹内先生の『ホーキング虚時間の宇宙』(ブルーバックス)P59,210にもありましたのでご報告いたします。
この本のP193では、「ホーキングの量子宇宙論は『インフレーション』を予測する。」とされていました。
ユークリッド量子重力理論に基ずく因果的動的単体分割法によって宇宙を構成した場合に、インフレーションが要請されるかどうかは、以下の記事に記されていないため不明です。
http://www.scribd.com/doc/3366486/SelfOrganizing-Quantum-Universe-SCIAM-June-08
これは非常に大胆な予測ですが、この理論に基けば、インフレーションが無くとも、宇宙に於ける地平線問題は発生しないのではないかと思っています。

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