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LHCの実験で重力波が第五の次元に飛んでいくのを観測しようとしてると聞いて思...

jpgchemistryさん

LHCの実験で重力波が第五の次元に飛んでいくのを観測しようとしてると聞いて思ったんですが、
この世界が5次元時空だとして重力波のみがもうひとつの次元も進むことができるならなぜ重力は距離の3乗に反比例して、4乗に反比例しないのですか?

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ベストアンサーに選ばれた回答

yenpoundollareuroさん

3次元空間では、重力の強さは距離の2乗に反比例して弱くなります。
光源から離れた光の明るさが、距離の2乗に反比例して弱くなるのと同じです。
私たちの3次元空間では、距離が2倍離れると、単位面積あたりの重力密度が1/4になります。
こうした現象を「重力の逆2乗則」と呼びます。いわゆる万有引力の法則です。

ご質問の内容は、素粒子が次元の壁を越えられるのなら、重力の逆2乗則に修正が必要になるのでは
ないかということかと思います。ご指摘のとおり、4次元空間になると重力は距離の3乗に反比例し、
5次元空間であれば距離の4乗に反比例することが理論的に導かれます。
これは、空間の次元が増えるほど、重力は距離が離れるにつれて急激に弱まることを意味します。

3次元空間における、重力の逆2乗則の実験結果は、0.1mm以上での距離については成り立っていま
すが、0.1mm以内の距離でもこの法則が成り立つかどうかは確認されていません。
これを調べるためには、0.1mmサイズの物体を用いることになりますが、この大きさでは重力の強さ
を正確に測ることができなくなるからです。

つまり、0.1mm以下の世界では、重力の逆2乗則が適用されない可能性が残っているのです。
0.1mm以下の世界では、重力の逆3条法則、もしくは逆4条法則が成り立っているかもしれません。
これは、余剰次元の大きさが最大で0.1mm以内に広がっている可能性があることを示しています。
余剰次元のうち、最低でも2つの次元が0.1mmの範囲内に広がっていることは物理的にも矛盾しない
ことが明らかにされています。

0.1mmの範囲内に余剰次元が広がっていれば、重力は第4、第5の次元に漏れているかもしれません。
加速器によって素粒子が消えることを観測できれば、こうした余剰次元の存在を否定できなくなります。
素粒子は、トンネル効果によって0.1mmの範囲に存在する余剰次元へと旅立ったと見なせるのです。

自然界にある力は、重力、電磁力、強い力、弱い力の4つに分かれますが、0.1mm以内に働く新たな力
が実験によって確認されれば、目に見えない5つめの力がこの世界には存在することになります。
これは、アインシュタインが予言した「宇宙項」、またはそれを生む力である可能性があります。

重力の逆2乗則(万有引力)は、太陽系程度の大きさでは正確に成り立っていますが、もっと長い距離、
例えば数百万光年以上の超距離になると、銀河間の重力は余剰次元に漏れているかもしれません。
宇宙に存在する物質の重力は、空間膨張に減速をもたらす力を及ぼしていますが、遠い距離になればな
るほどその力は弱まります。しかし、宇宙が加速膨張をしている力はどこからくるのでしょうか。

宇宙がブレーンのような膜で3次元空間に閉じ込められているとすれば、重力が膜の外に漏れだすこと
によってブレーンの面に張力が生まれ、これが宇宙の膨張を加速させていると考えることができます。
ダークエネルギーが存在しなくても、加速膨張をつづける宇宙の謎を解くことができるのです。

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  • 編集日時:2008/2/12 17:00:00
  • 回答日時:2008/2/12 15:34:34

質問した人からのコメント

  • 的確でとても丁寧な回答ありがとうございます。

    今までより物理に興味が持てるようになりました!

  • コメント日時:2008/2/12 21:37:11

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