真実ではないかもしれない4つの普遍的な事実

物理学は、血みどろで、複雑で、面倒な場合があります。でも嘘つき？まあ、ある意味そうかも知れません。あるいは、私たちが知っている宇宙を形作る彼らの洗練された方法を理解する方法が私たちにはわからないのかもしれません。いずれにせよ、私たちが数十年、あるいはそれ以上確信してきた最も驚くべき普遍的な疑問のいくつかは、新しい発見を考慮すると灰になる可能性があります。何のことを話しているのでしょうか？

光の速度は本当に一定なのでしょうか？

真空中の光の速度は、宇宙における最も重要な普遍定数の 1 つです。この速度は、私たちの宇宙 (および真空内) のあらゆるものが到達できる最大速度です。それに近づくということは、時間が延びて距離が伸びるという、他のゲームのルール、つまり相対論的なルールを使うことを意味します。素晴らしく難しい要約では、この定数はそれを支配する規則の現れであり、不可侵であることが理解できます。しかし、それが実際に私たちが思っているほど一定ではなかったらどうなるでしょうか?やめて、やめて！頭に手を置く必要はありません。この疑問は物理学者たちを長い間悩ませてきた。 「光の速度の変化」という不快な部分には、多くの物理的および哲学的な問題が含まれています。

しかし、それが一定ではないかもしれないと私たちはいつから考えるのでしょうか?あまり複雑な話題には立ち入りませんが、仮説の 1 つは、結局のところ、虚空は私たちが思っているほど「空」ではない、ということを説明しています。光の最小単位である光子の伝播は、プランクスケールよりも大きなスケールで変動するプロセスに従います。これにより、光が伝播する媒質のエネルギー変動に応じて速度が変化します。また、ビッグバン時の光の速度は現在よりも速かったという考えも取り入れており、これはエネルギー保存という重要な原則を放棄することを意味します。この事実は、今日私たちが見ている世界的な拡大の加速などのいくつかのことを説明するのに役立つでしょう。他にどんな頭痛を引き起こすでしょうか？

私たちは四次元の宇宙に住んでいますか?

空間軸 X、Y、Z と時間軸を確認してみましょう。これらは私たちが住んでいる 4 つの次元です。ビデオ ゲームとは異なり、私たちは完全な 3 次元空間を移動し、時間を進めることができます。しかし、私たちが実際に、より多くの次元を持つ宇宙に住んでいたらどうなるでしょうか?いくつかの仮説はこの可能性を考慮しており、さらに、私たちがほとんど気付かないうちにそれらを経験している可能性があると説明しています。これらの余分な次元の多くは、ひも理論などの宇宙論の必要性から生じます。

したがって、紙上では最大 12 次元が可能になります。私たちがそれらを知覚していたらどうなるでしょうか?実際には、何もおかしなことに気付かないでしょう。私たちがそれを理解できるように、アインシュタインは質量が時空を変形させる方法を一般相対性理論の方程式で説明できる一種の追加次元を考案しました。この新しい次元の結果は重力にほかならず、（多かれ少なかれ）ありふれたありふれたものです。一方で、たとえば『インターステラー』での、四次元 (時間) を移動する能力による表現は、非常に有益です。

時間は進みますか？

私たちの現実では、時間は前進するだけです。はい、拡張または縮小できますが、同じ方向にのみです。時間の矢として知られるこの概念は、熱力学の第 2 法則と同じくらい不動の法則に従っています。しかし、それが両方の方向に進む可能性があるとしたらどうなるでしょうか?時間の矢の概念は、心理的な影響だけでなく、熱力学的および物理的な影響ももたらします。宇宙、存在するすべてのものは無秩序になる、つまりエントロピーを獲得する傾向があります。最初の注文から、前例のないものとなりました。最後の無秩序、完全な混乱まで。宇宙にはタイムラインも表示されます。これは、インフレーションする傾向がある宇宙論的な時間の矢、常に方向を示す放射の矢などで観察されます。でも、いつもこんな感じなのでしょうか？アインシュタインが重力の最初の秘密を解明したとき、私たちは時間は相対的なものであるという事実を受け入れることを余儀なくされました。ある種の絶対的かつ普遍的な時計があるとすれば、それは宇宙の外にあるはずです。

屋内で行うと、たとえばスペースによって価値が変わる可能性があるためです。この理論によれば、時間の「逆行」を妨げるものは何もありません。実際、量子力学では、時間は順方向または逆方向に進みます。何度か実証されてきたように、原子粒子の過去は今日の行動によって修正することができます。実際には、この現象は、他の多くの量子の驚異と同様に、巨視的な世界に直接的かつ明確に現れるものではありません (少なくとも、私たちが知っているものはありません)。そんな突飛なアイデアではありませんが。技術的には、各亜原子粒子には、過去だけでなく未来に関する情報も含まれている可能性があります。このテーマは、アイザック・アシモフによってすでに彼の小説『醜い子供』で見事な方法で使用されており、そこで彼は、この特性を利用して過去を観察する方法、つまりタイムラインを再度侵害する方法を SF を通じて説明しています。

ダークエネルギーは存在するのでしょうか？そして暗黒物質？

私たちはすでに、現代物理学にとって最大の課題の 1 つを提示し続けているダーク エネルギーについて話しました。物理学者はそれについてほとんど何も知らないため、普遍的なモデルを統一しようとするときに多くの研究者が深刻な問題に直面しています。暗黒エネルギーは、広く観察されている事実、つまり私たちの宇宙が急速に膨張していることに反応しようとしています。逆の「重力」のようなものを生み出す「何か」がなければ、この拡張は意味がありません。暗黒エネルギーは、他の方法では推論できないことを説明する最も一般的な (そして受け入れられている) 方法です。しかし、もしそれが存在しなかったらどうなるでしょうか？物理学者たちが慎重な顔をして、「検出不可能なエネルギー」という概念は…少々大胆であると懐疑的な目で指摘したのはこれが初めてではない。しかし、代替案はまったく明らかではありません。同時に、その存在を確認しようとする間接的な兆候がいくつかあります。しかし、現時点では、私たちが当たり前のことだと思っていても、それを確実に知ることは不可能です。

暗黒物質の場合も、同様のことが起こります。私たちは物質を暗黒エネルギー（より大きく、より不吉な概念です）と混同すべきではありません。暗黒物質は、私たちが相互作用したり接触したりすることができないタイプの物質になります。しかし、私たちの計算によると、それは存在するすべての物質の 27% を占めることになります(通常の物質の 5% と比較して)。私たちは、この種の物質は宇宙の奥深くにあり、非常に冷たいため、検出することも見ることも何もできないと信じています。もし私たちがそれが存在すると信じるなら、それは 1933 年に観察された現象によるものです。そのとき F. ツヴィッキーは、銀河の動きが予想されるものと一致しないことに気づきました。それ以来、さまざまなアプローチにより、暗黒物質が冷たい状態で存在し、私たちが検出するのを待っているとかなりの確信を持って考えられるようになりました。しかし、現時点ではその存在は単なる仮説にすぎず、今後数十年で誤りであることが判明する可能性があることを忘れてはなりません。