本文へスキップ

〜三次元と四次元を貫く物理法則、そして神と科学〜

HOME>神と科学>20世紀の物理学の発展

神と科学 

20世紀以降の物理学の発展とその探求 〜相対性理論と量子論〜

20世紀の科学は、相対性理論と量子論によって幕が開けたと言っていいでしょう。1905年奇跡の年にアインシュタインは特殊相対性理論を提示し、ニュートン力学以降信じられていた時間と空間に関する概念を突き破り、相対時間と相対空間という新たな時空理論を構築しました。そして、一般相対性理論において重力によって時空が曲がるという提言がなされました。

このアインシュタインの相対性理論にしてもニュートン力学にしても、自然界において原因と結果の法則が成り立っているという前提において記述されたものです。因果関係が前提とされ、ある時点のベクトルと運動量が決まれば、時間 t 時点の位置は定まるということです。つまり、原因が提示されれば結果が一義に定まるということですね。

一方で、相対性理論と並び称させる量子論も同様に1900年代から研究されるようになりました。そして、今までの物理学の常識を覆すような飛んでもない理論が1920年代に提示されるのです。ハイゼンベルグの不確定性原理です。アインシュタイン以前の古典力学においては、上記のように因果関係を前提として原因と結果は一義に定まるという自然界の振る舞いが常識とされていました。しかし、不確定性原理においては原因が与えられても、結果は一義に定めることができないのです。確率的範囲内にしか決定されない。

原因と結果の否定であり、これは、今までの物理学の常識を根底から覆すものであり、アインシュタインは「神はサイコロを振らない」と猛反発したようです。

しかし、それ以降、この不確定性原理を元に、量子力学の基本公式である、(古典力学的にはニュートンの運動方程式に該当する)シュレディンガー方程式が提示されます。そして、特殊相対性理論と整合させ、ディラック方程式が提示されます。マクロ理論(ニュートン力学、特殊相対性理論)の量子化(量子論的に整合性を図る)ですね。

以降、物理学の研究分野は素粒子理論、力の統合へと移行していき、自然界の4つの力(電磁気力、弱い力、強い力、重力)を統合しようとしているのが現在(2019年)の状況でしょう。この4つの力の内3つ、つまり電磁気力、弱い力、強い力、は統合できたわけですが、重力に関しては、一般相対性理論(確定論)と量子力学(確率論)を統合的に解釈することができず、うまくいっていないのが現状であり、その解決策として超ひも理論が期待されている、という状態であると思います。

そして、この力を統合する先に、あらゆる粒子と力というものを統合的に一義に解釈し、「超・標準理論」を構築する、そして、宇宙誕生の謎を解明する、というのが物理学者の夢であるのであろうと思います。

さて、そのように、今現在量子論は素粒子の解明(超ひも理論)、力の解明、宇宙誕生の謎を追っているわけですが、これは主に三次元空間における物理理論の解明であるといっていいと思います。

しかし、私は、この三次元の背後に更に神秘的な四次元と呼ばれる実在空間があるように思えるのです。そして、この四次元と呼ばれる空間は、1920年代までの量子力学の初期の段階に観察された様々な事象に垣間見ることができるように思えるのです。

<量子論における不可思議な現象>
・量子は波と粒両方の性質を持っている
・エネルギーは飛び飛びに不連続に変革する
・量子は同時期に複数存在する
・位置と運動量/時間とエネルギーの不確定性原理
・トンネル効果
・量子テレポート
・多世界解釈

そして、これらをさらに深く踏み込んでいった先に、四次元空間というものを白日の元にさらすことができるように思えるわけです。三次元空間と四次元空間、そして、両者の物理法則を統合的に解釈していく。それによって、より広大な視点でこの世界の真実を解き明かすことが可能であると思います。そして、その先に人類の認識のコペルニクス的な転換を促すような、そのような信じられない事実があるように思えるわけです。

つまり、上記「超・標準理論」を構築すればそれで終わりではなく、その向こうを見るとさらに高い山がそびえているのが見えるわけです。素粒子と力の統一的な解釈はこの宇宙の誕生を解き明かす非常に重要な内容になりますが、これと同時並行で、この四次元の理論に対しても、もっとコミットして、人類は足を踏み入れていく必要があると思います。






Taigen Ogura Philosophy Labo

【お問合せ】
E-mail: mtws.office@gmail.com