har********

2022/5/24 19:57

33回答

物理の授業毎回寝ていた者でも理解できるように超弦理論解説してほしいです。 Wikipedia読んでみたんですが2行目で力尽きました。

物理の授業毎回寝ていた者でも理解できるように超弦理論解説してほしいです。 Wikipedia読んでみたんですが2行目で力尽きました。 Youtubeのゆっくり実況で、一つの式？ですべての物理法則を説明できる万能な理論で、解がたくさんあってその解の数だけ宇宙が存在する、的な説明を聞きました。 超弦理論はどんなことを言っているのか、何かすごい部分はあるのか、今までの物理学の考えに影響を与えたのか、そして超弦理論と関係性の深い理論？などあれば教えてほしいです。正確性はそこまで求めていません。求めたところで理解できません... 物理の授業寝なきゃよかったです。（寝たくて寝てたわけではありませんよ汗） あと、宇宙の仕組みはいずれ（人類が滅亡する前に）すべて解明されると思います？？

物理学 | 天文、宇宙・106閲覧・xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">25

ベストアンサー

1
dragonfly

2022/5/25 14:28

弦理論と超弦理論があるので、その特徴について簡単に説明します。 １．弦理論と超弦理論(共通) 現在、根本となる素粒子が17種類くらい発見されています。大まかに分けて17種類ですが、電荷、カラー、反粒子など細かく分けると100種類を越えます。なぜ、こんなに種類が多いのか？ もっと簡単に表されるのではないかということで考えられたのが弦理論です。素粒子を点ではなく１次元の弦と考え、弦の振動の仕方によっていろいろな種類の素粒子になるという考えです。 ２．弦理論と超弦理論(共通) もう一つには、下の方々が言っているように、素粒子を弦と考えると特異点の問題が回避できるというメリットがあります。 ３．超弦理論 ところが、普通に弦理論を考えると時空が26次元も必要であることが分かり、一時研究が下火になりました。ところが、超対称性という性質を組み込むと時空が10次元でもよいことが分かりました。10次元でも多いことは多いのですが、なんとかなりそうだと感じる人が多くて、大ブームとなりました。 ４．超弦理論 この宇宙は高次元空間であり、その中に浮かぶ３次元のブレーンが我々の認識している宇宙だという説が提唱されました。２つのブレーンの衝突によってビッグバンが起こったと考える人もいて、エピキロティック宇宙論とかサイクリック宇宙論と呼ばれています。 なお、質問文にある「解がたくさんあってその解の数だけ宇宙が存在する」という話は超弦理論とは直接関係ないと思います。 そんなこんなで超弦理論は、一時期、非常にもてはやされましたが、肝心の超対称性粒子というものが一向に発見されないままでいます。この状態が続いているので、超弦理論ももはや崖っぷちではないかと言う人もいます。

1人がナイス！しています

dragonfly

2022/5/25 14:45

さて、今日も多々良男爵が盛大にラッパを吹いているのでコメントしておきます。一応、最初の方は問題ないのですが、途中から徐々におかしくなっていくのが性質の悪いところです。 > しかし、本当に大きさがゼロ（無）になると質量もゼロになるはずですから → そんなことはありません。ニュートン力学の時代から、「質点」というのは大きさがゼロで質量を持つ点と考えられています。 > ブラックホールという天体は宇宙に存在できないとなってしまいます。 → 上の話が間違いなので、もちろんこれも間違いです。 > 計算式でこの世の最小単位（素粒子）を「球形」として考える事が間違っているのではないか？ → 大きさのない点として考えるのが間違いであって、大きさのある「球形」ならば何の問題もありません。 （つづく）

ThanksImg質問者からのお礼コメント

皆様、非常に詳しくかつ可能な限り簡単に説明して下さり本当にありがとうございました。お陰様でギリギリ脳がパンクする程度で済みました。 皆さん全員ベストアンサーに選びたいのですが残念ながらできません。 私は学生でもなければ物理の知識が必要な立場の人間でもありません。 ですが物理に興味があり今回質問させていただきました。皆様のおかげでまた少し物理に対する興味が強くなりました。本当にありがとうございました

お礼日時：5/25 19:04

その他の回答（2件）

1
多々良 長幸

2022/5/25 10:44

「超弦理論」は この宇宙の一番小さな存在（素粒子）は 実は「振動する輪ゴムみたいない物」である ・・・という考え方で 宇宙の色々な事を理解しようとする仮説です。 ・・・・・・・・・・・・・・・・ 学校の理科では この世界は「原子」という 小さな粒（粒子）が集まってできている と習ったと思います。 更に「原子」も、より小さい 「電子」や「陽子」「中性子」などで出来ています。 実は、こうした粒子も もっと小さい粒子が集まって出来ているのです。 こうして、宇宙にある物が 一体どういう物で出来ているかを追求すると 最期に行きつく この世界で一番最小の粒子が「素粒子」です。 これまで「素粒子」は 物凄く小さい「粒」と考えられていたので 大きさは。限りなく 「ゼロ」に近いと考えられていました。 あまりに小さいので 誰もその「形」がどういう物かは 気にした事がなかったようです。 しかし、宇宙の謎を深く知ろうとすると 「素粒子」の形がどういう物かを考える必要がでてきます。 その中の１つに 「ブラックホールの特異点問題」と言う物があります。 ブラックホールはある天体が その凄い重力で自分自身を押しつ潰してしまい ドンドン小さく圧縮されて最後は 大きさがほぼゼロの状態になってしまった 巨大質量の天体です。 しかし、本当に大きさがゼロ（無）になると 質量もゼロになるはずですから そう考えると計算上では ブラックホールという天体は 宇宙に存在できないとなってしまいます。 つまり、ブラックホールは実在するが 計算式上ではブラックホールは実在しない という矛盾がおこるわけです。 この「大きさがゼロになる」状態を 「特異点になる」と言い これが「ブラックホールの特異点の謎」 と言われる疑問です。 これに対して１つの仮説として 計算式でこの世界の最小単位（素粒子）を 「球形」として考える事が 間違っているのではないか？ と考え、もし「素粒子」が 「球形」でない場合 その形によって この「特異点の謎」解明できるのでは？ ・・・と考え 色々な素粒子の形を想定して 計算したところ 「振動する輪ゴム」のような「弦（string）」の場合 ブラックホールには「特異点」が発生しない ・・・と言う事を考えた事で この宇宙の最小単位の粒子は 「超弦（superstring） 」であるとしたのが 「超弦理論（superstring theory）」と言われる仮説で 今のところ「ブラックホールの特異点の謎」を 解く最有力仮説といわれています。 ただし、現時点ではまだ 完成された理論にはなっていないないので 「仮説」の１つとされています。

1人がナイス！しています

1
飛竜

2022/5/24 23:35

私の理解している範囲内で、できるだけわかりやすい流れで説明すると、 ①ブラックホールの本体や、宇宙の究極の始まりを解明するには、一般相対性理論と量子力学を1つに融合した（未完成の）「量子重力理論」が必要である。 逆に言うと、この理論が完成すれば解明できる可能性があるという事になる。 ②①の理由は、一般相対性理論はマクロの世界の物理現象と重力を扱えるが、ミクロの世界の物理現象を扱えない。 一方、量子力学はミクロの世界の物理現象のみ扱えるが重力を扱えない。 ゆえに、ブラックホールの本体や宇宙の究極の始まりの共通点であるミクロサイズの世界において、重力がどのように振舞うのかを計算できないからである。 ③一般相対性理論と量子力学を1つに融合しようとすると、計算のいたるところで∞が生じてしまう（ブラックホールの本体も大きさ0になるため、重力と密度が∞の特異点となってしまう）。 これは計算ができない＝物理学が破綻する事を意味している。 これが生じてしまう理由としては、量子力学では素粒子の大きさを0の点だと定義しているからである。 ④③を解決するために、素粒子は0の点ではなく、プランク長（1.6×10のマイナス35乗ｍ）の長さを持った1次元のひもが様々に振動して17種類の素粒子の性質を獲得するという「超ひも理論（超弦理論）」を使えばよいことがわかった。 そして、この理論が「量子重力理論」の最有力候補になっている。 ⑤ひもが振動して17種類の素粒子になるためには、3次元空間では足らず、5次元空間～10次元空間方向への振動が必要になる。 つまりこの理論が正しいならば、高次元空間（余剰次元ともいう）が存在することになる。 ⑥高次元空間は三次元世界から見るとミクロサイズにコンパクトに折りたたまれていて「カラビ・ヤウ多様体」と呼び、3次元空間のいたるところに存在しているとする。 ただし小さすぎて見ることは不可能だし、仮に見えたとしても高次元であるから3次元的に投影した姿でしか人間は認識できない。 ⑦宇宙誕生時に偶然に決まるとされる物理法則はカラビ・ヤウ多様体の折りたたまれ方で決まるとされる（宇宙は複数あり、宇宙ごとに物理法則が異なる理由となっている） ⑧超ひも理論によると、重力のみが閉じたひもであり、それ以外の素粒子は切れたひもである。 そして重力だけが高次元へ抜け出して、別の宇宙へ移動することが可能であり、これが他の３つの力（電磁気力、強い力、弱い力）に比べて重力が極端に弱い理由である ⑨超ひも理論以外の量子重力理論の候補として「ループ量子重力理論」がある、これは素粒子を「ひも」と定義するのではなく、空間の正体が量子的な構造（1つ1つは最小でプランク長サイズ）を持った集合体であると定義し、その1つ1つの構造の状態変化が素粒子のように振舞うように見えるという理論である。 この①～⑨が成り立つ理由は専門家でないと理解できないと思いますが、とりあえず、これだけ押さえておけば良いと思います。 ※宇宙の物理法則の完全解明は未来永劫無理だと思います。

1人がナイス！しています