それは最大の問題であり、最小の問題でもあります。
現在、物理学者は、自然がどのように機能するかを説明する 2 つの別々のルールブックを持っています。一般相対性理論は、重力とそれが支配するすべてのものを見事に説明しています。軌道を回る惑星、銀河の衝突、膨張する宇宙全体のダイナミクスなどです。それは大きいです。次に、他の 3 つの力である電磁気力と 2 つの核力を扱う量子力学があります。量子論は、ウラン原子が崩壊するとき、または光の個々の粒子が太陽電池に衝突するときに何が起こるかを説明することに非常に長けています。それは小さいです。
問題は次のとおりです。相対性理論と量子力学は、異なる定式化を持つ根本的に異なる理論です。これは単に科学用語の問題ではありません。それは、真に相容れない現実の記述の衝突です。
1905 年にアインシュタインが相対性理論を概説し、もう 1 つが量子を紹介した 2 冊の論文をきっかけに、1 世紀以上にわたって物理学の 2 つの側面の間の対立が生じてきましたが、最近、興味深い予測不可能な新しい段階に突入しました。 2 人の著名な物理学者が、それぞれの陣営で極端な立場に立ち、どのアプローチが最も重要であるかを最終的に決定する実験を行いました。
基本的に、相対論と量子システムの間の分割は、「スムーズ」対「分厚い」と考えることができます。一般相対性理論では、イベントは連続的で決定論的です。つまり、すべての原因が特定の局所的な結果に一致します。量子力学では、亜原子粒子の相互作用によって生成されるイベントはジャンプ (そうです、量子跳躍) で発生し、明確な結果ではなく確率論的結果を伴います。量子規則は、古典物理学によって禁止されている接続を許可します。これは、オランダの研究者が局所効果に逆らった、よく議論されている最近の実験で実証されました。彼らは、2 つの粒子 (この場合は電子) が、たとえ 1 マイルも離れていたとしても、互いに瞬時に影響を与えることができることを示しました。滑らかな相対論的法則を分厚い量子スタイルで解釈しようとすると、またはその逆の場合、事態はひどくうまくいかない.
相対性理論を量子サイズにスケールダウンしようとすると、無意味な答えが得られ、最終的には重力の説明で無限値に下がります。同様に、量子力学を宇宙次元まで爆破すると、深刻な問題が発生します。量子場は一見何もない空間でも一定量のエネルギーを持っており、場が大きくなるにつれてエネルギー量も大きくなります。アインシュタインによれば、エネルギーと質量は等価です (それが e のメッセージです) =MC )、したがって、エネルギーを積み上げるのは、質量を積み上げるのとまったく同じです。十分に大きくなると、量子場のエネルギー量が非常に大きくなり、宇宙が折りたたまれるブラックホールが作成されます。おっと。
シカゴ大学の理論天体物理学者であり、フェルミ研究所の素粒子天体物理学センターの所長であるクレイグ・ホーガンは、空間の量子単位自体が十分に大きく、直接研究できるかもしれないという新しい理論で、量子側を再解釈しています。一方、カナダのウォータールーにある Perimeter Institute for Theoretical Physics の創設メンバーである Lee Smolin は、アインシュタインの哲学的ルーツに戻り、エキサイティングな方向に拡張することで、物理学を前進させようとしています。
何が危機に瀕しているかを理解するには、前例を振り返ってください。アインシュタインが一般相対性理論を発表したとき、彼はアイザック ニュートンの重力理論に取って代わっただけではありません。彼はまた、原子爆弾や携帯電話の GPS に不可欠な時間調整は言うまでもなく、ビッグバンやブラック ホールの現代的な概念につながった物理学の新しい見方を解き放ちました。同様に、量子力学は、ジェームズ・クラーク・マクスウェルの教科書の電気、磁気、光の方程式を再定式化しただけではありません。大型ハドロン衝突型加速器、太陽電池、最新のマイクロエレクトロニクスのすべてに概念的なツールを提供しました。
ダストアップから生まれるものは、現代物理学における第 3 の革命にほかならず、驚くべき意味合いを持っています。自然の法則がどこから来たのか、宇宙が不確実性の上に成り立っているのか、それとも根本的に決定論的であり、すべての出来事が原因に明確にリンクされているのかを教えてくれます.
分厚いコスモス
量子論の擁護者であるホーガンは、いわゆる街灯物理学者です。彼は暗闇の中を手探りするよりも、光が明るいところに努力を集中することを好みます。面白いものを見る。それが彼の現在の研究の指針となっています。相対性理論と量子力学の間の衝突は、重力が非常に短い距離で何をしているのかを分析しようとするときに起こると彼は指摘しているので、彼はそこで何が起こっているのかを本当によく見ることにしました. 「何が起こっているか、まだ理解していないインターフェイスについて何かを知ることができるかもしれない実験があると確信しています」と彼は言います.
アインシュタインの物理学における基本的な仮定 (実際にはアリストテレスにまでさかのぼる仮定) は、空間は連続的であり、無限に分割できるため、任意の距離をさらに小さな距離に分割できるというものです。しかしホーガンは、それが本当に本当なのか疑問に思っています。ピクセルが画面上の画像の最小単位であり、光子が光の最小単位であるのと同じように、距離の最小単位である空間の量子という、破ることのできない最小単位が存在する可能性があると彼は主張します。
ホーガンのシナリオでは、空間の単一のチャンクよりも短い距離で重力がどのように動作するかを尋ねることは無意味です.そのようなスケールは存在しないため、重力が最小のスケールで機能する方法はありません。別の言い方をすれば、物理学者が相対性理論の効果を測定する空間自体が壊れない量子単位に分割されるため、一般相対性理論は量子物理学と和解することを余儀なくされるでしょう。量子ステージで重力が作用する現実の劇場。
ホーガンは、彼の概念が量子側の多くの同僚にさえ、少し奇妙に聞こえることを認めています. 1960 年代後半以来、物理学者と数学者のグループは、一般相対性理論と量子力学を調和させるために、ストリング理論と呼ばれるフレームワークを開発してきました。初期の約束の多くを果たすことができなかったにもかかわらず、何年にもわたって、それはデフォルトの主流理論に発展しました.分厚い空間の解のように、ひも理論は空間に対する基本的な構造を前提としていますが、そこから 2 つが分岐します。ひも理論では、宇宙のすべての物体は振動するエネルギーのひもで構成されていると仮定しています。分厚い空間のように、ひも理論は宇宙に有限で最小のスケールを導入することによって重力による大惨事を回避しますが、単位ひもは Hogan が見つけようとしている空間構造よりも大幅に小さいです。
分厚い空間は、ひも理論のアイデアや、さらに言えば、他の提案された物理モデルのアイデアとうまく一致しません。 「それは新しい考えです。教科書には載っていません。それは標準的な理論の予測ではありません」とホーガンは言い、少しも心配していないように聞こえます。 「でも、標準理論なんてないでしょ？」
彼が空間のかさ高さについて正しければ、それはひも理論の現在の定式化の多くをノックアウトし、量子用語で一般相対性理論を再定式化するための新しいアプローチを刺激するでしょう.空間と時間の固有の性質を理解するための新しい方法を提案します。そして最も奇妙なのは、おそらく、au courant を強化することです。 私たちの一見 3 次元の現実は、より基本的な 2 次元単位で構成されているという概念。ホーガンは「ピクセル」の比喩を真剣に受け止めています。テレビの画像が平らなピクセルの集まりから奥行きの印象を生み出すことができるのと同じように、空間自体が、あたかも 2 次元だけに存在するかのように機能する要素のコレクションから出現する可能性があると彼は示唆しています。
今日の理論物理学の最先端からの多くのアイデアと同様に、ホーガンの推測は、新入生の寮での深夜の哲学のように疑わしく聞こえる可能性があります。それらが劇的に異なるのは、彼がそれらを厳しい実験的テストにかけることを計画していることです.今のように。
2007 年から、ホーガンは空間の非常に細かい粒度を測定できるデバイスを構築する方法について考え始めました。結局のところ、彼の同僚は、重力波を探索するために開発された技術を利用して、それを行う方法について多くのアイデアを持っていました.ホーガンは 2 年以内に提案をまとめ、フェルミラボ、シカゴ大学、および他の機関の共同研究者と協力して、彼がよりエレガントに「ホロメーター」と呼んでいるチャンク検出マシンを構築していました。 (名前は難解なしゃれで、17 世紀の測量機器と、2 次元空間がホログラムに類似した 3 次元に見えるという理論の両方を参照しています。)
概念的な複雑さの層の下では、ホロメーターは技術的には、レーザー ビーム、レーザーを 2 つの垂直ビームに分割する半反射ミラー、およびこれらのビームを長さ 40 メートルのペアに沿って跳ね返す 2 つの他のミラーにすぎません。トンネル。ビームは、ミラーの正確な位置を登録するために校正されます。空間が分厚い場合、ミラーの位置は常にさまよい (厳密に言えば、空間自体がさまよいます)、それらの分離に一定のランダムな変動が生じます。 2 つのビームが再結合されると、わずかに同期がずれ、ずれの量から空間の塊のスケールが明らかになります。
ホーガンが見つけようとしている分厚いスケールについては、水素原子の約 1 億分の 1 の精度である 10 メートルの精度で距離を測定し、1 秒あたり約 1 億回の読み取り速度でデータを収集する必要があります。驚くべきことに、このような実験は可能であるだけでなく、実用的です。 「フォトニクスの進歩、多くの既製部品、高速電子機器などのおかげで、かなり安価に実現できました」と Hogan 氏は言います。 「これはかなり投機的な実験なので、安くなければやっていなかったでしょう。」ホロメーターは現在、目標の精度でデータを収集しながらハミングしています。彼は、年末までに予備測定を行う予定です.
ホーガンは、理論物理学コミュニティ内の多くを含む、激しい懐疑論者の一部を共有しています。この意見の不一致の理由は簡単に理解できます。ホロメーターの成功は、ひも理論で行われている多くの研究の失敗を意味します。しかし、この表面的な論争にもかかわらず、ホーガンと彼の理論家の同僚のほとんどは、根底にある信念を共有しています。彼らは、一般相対性理論が最終的に量子力学に従属していることを証明することに広く同意しています。他の 3 つの物理法則は量子法則に従うので、重力も同様でなければならないのは理にかなっています。
しかし、今日の理論家のほとんどにとって、量子力学の優位性に対する信念はさらに根深いものです。哲学的、認識論的レベルでは、彼らは古典物理学の大規模な現実を一種の錯覚、非常に小さなスケールで動作する量子世界のより「真の」側面から現れる近似と見なしています。分厚いスペースは確かにその世界観と一致しています。
ホーガンは、彼のプロジェクトを 19 世紀の画期的なマイケルソン-モーリーの実験に例えます。この実験は、当時の有力な理論によれば、真空を介して光波を伝達する架空の空間物質であるエーテルを探しました。実験では何も見つかりませんでした。この不可解なゼロの結果は、アインシュタインの特殊相対性理論を刺激するのに役立ち、それが次に一般相対性理論を生み出し、最終的に物理学の世界全体をひっくり返しました。歴史的なつながりに加えて、マイケルソン・モーリーの実験では、ホーガンのものと非常によく似たセットアップに従って、ミラーと分割された光ビームを使用して空間の構造も測定しました。
「私たちはそのような精神でホロメーターをやっています。何かが見えなくても、何かが見えても、それは興味深いものです。実験を行う理由は、理論を導く何かを見つけることができるかどうかを確認するためです」とホーガンは言います. 「理論家の同僚がこの考えにどのように反応するかによって、彼らがどのように構成されているかがわかります。そこには非常に数学的思考の世界があります。人々が理論的思考を別の方向に集中させるような実験結果を期待しています。」
空間の量子構造を見つけるかどうかにかかわらず、Hogan は、ホロメーターが物理学がその大小の問題に対処するのに役立つと確信しています。基礎となる空間の量子構造と、それが空間を流れる相対論的な重力法則にどのように影響するかを理解するための正しい方法 (または間違った方法を排除する方法) を示します。
ここ地球では、物理学のトップダウン ビューとボトムアップ ビューの間の衝突が、学術雑誌やいくつかの複雑な実験装置で繰り広げられています。しかし、双方の理論家は、純粋な思考や技術的に実現可能なテストのいずれも、行き詰まりを打破するには不十分である可能性があることを認めています。幸いなことに、より決定的な解決策を探す場所が他にもあります。これらの中で最もありそうもないものの 1 つは、最も有望なアイデアの 1 つでもあります。これは、物理学者がイデオロギー上の立場に関係なく、ほとんど受け入れているアイデアです。
シカゴ大学の理論天体物理学者であり、フェルミ研究所の素粒子天体物理学センターの所長であるクレイグ・ホーガンは、「ブラックホールの物理学は、探すべきクリーンな実験ターゲットを提供してくれます」と述べています。 「量子ブラック ホールに関する問題は重要です」と、カナダのウォータールーにあるペリメーター理論物理学研究所の創設メンバーである Lee Smolin 氏は同意します。
ブラックホール？本当に？確かに、これらのオブジェクトは一般的に、回答よりも質問に関連付けられています。それらは、実験室で作成したり、器具で突き刺したり、宇宙探査機で間近で研究したりできるものではありません。それにもかかわらず、それらは、ホーガンのアイデアがスモリンのアイデアに不可避的に衝突する宇宙で唯一の場所であり、さらに重要なことに、量子物理学全体が無視できない方法で一般相対性理論と衝突する場所です.
ブラック ホールの外側の境界 (事象の地平線) では、重力が非常に極端であるため、光でさえ逃げることができず、一般相対性理論がどのように機能するかを試す極端なテストとなっています。事象の地平線では、原子規模の事象が非常に引き延ばされ、減速します。地平線はまた、物理的な世界を内側と外側の 2 つの異なるゾーンに分割します。そして、ブラックホールの大きさという点で非常に興味深い待ち合わせ場所があります。恒星質量のブラック ホールは、ロサンゼルスほどの大きさです。地球の質量を持つブラック ホールは、おおよそビー玉の大きさになります。ブラック ホールは文字通り、物理学の大小の問題を人間のスケールにもたらします。
その問題を解決するためのブラック ホールの重要性は、スティーブン ホーキング博士と彼の仲間がブラック ホールについて非常に頻繁かつ精力的に議論する理由です。ブラックホールを使って実験を行うために、実際にブラックホールの近くでくつろぐ必要はないことがわかりました。量子論は、単一の粒子が事象の地平線の内側と外側の両方に存在する可能性があることを暗示していますが、これは意味がありません。また、ブラック ホールに落ちたものについての情報がどうなるかという問題もあります。理論上、情報は破壊できないと言われていますが、情報は消えているように見えます。これらの矛盾に対処するために、理論物理学者は量子力学と一般相対性理論の相互作用にこれまで以上に精力的に取り組まなければなりません。
何よりも、答えは理論の世界に限定されません。天体物理学者は、いくつかのブラック ホールの周りを渦巻く熱く輝かしい粒子の雲を監視することによって、事象の地平線のすぐ外側の領域を研究するためのますます洗練された方法を持っています。さらに大きなブレークスルーが間近に迫っています。イベント ホライズン テレスコープです。このプロジェクトでは、世界中の約 12 の電波望遠鏡をリンクして、中心にある巨大なブラック ホールである射手座 A* をはっきりと見ることができるほど強力なネットワーク化された巨大な望遠鏡を作成しています。私たちの銀河の。まもなく、おそらく 2020 年までに、イベント ホライズン テレスコープは最初の優れたポートレートを提供するはずです。彼らが示していることは、ブラック ホールの理論を制約するのに役立ち、大小の問題を解決する方法についての有力な手がかりを提供します。
人間の研究者は、フットボール スタジアム サイズの電波望遠鏡を組み合わせて惑星サイズの機器に接続し、星サイズのブラック ホールを研究し、物理学の核心にある素粒子レベルと宇宙レベルの謎を解明しようとしています。達成の規模は本当に前例のないものになります.
本当に、本当に大きなショー
まったく別の方向性を探しているなら、Perimeter Institute の Smolin が最適です。ホーガンが穏やかに反抗しているのに対し、スモーリンは完全に反対しています。彼は、おおよそ、「あなたの同僚全員が何かが真実であることを証明しようとして失敗した場合、それは真実ではないことが原因かもしれません.」まあ、ひも理論は決定的な進歩なしに40年または50年続いています. P>
そして、それはより広範な批判の始まりにすぎません。 Smolin は、物理学への小規模なアプローチは本質的に不完全であると考えています。場の量子論の現在のバージョンは、個々の粒子または粒子の小さなシステムがどのように振る舞うかをうまく説明していますが、宇宙全体の理にかなった理論を持つために何が必要かを考慮に入れていません。なぜ現実がこんななのか説明しない 、そして他の何かが好きではありません。 Smolin の言葉では、量子力学は単に「宇宙のサブシステムの理論」です。
彼は、宇宙を単一の巨大なシステムと見なし、宇宙全体に適用できる新しい種類の理論を構築することが、より実りある道だと示唆しています。そして、そのアプローチの枠組みを提供する理論、つまり一般相対性理論がすでにあります。量子フレームワークとは異なり、一般相対性理論には「外部」がないため、外部の観測者や外部時計の場所がありません。代わりに、すべての現実は、オブジェクト間および空間の異なる領域間の関係の観点から記述されます。慣性 (エンジンによって強制されるまで車が動く抵抗、およびアクセルから足を離した後も動き続ける傾向) のような基本的なものでさえ、他のすべての粒子の重力場に関連していると考えることができます。
最後のステートメントは非常に奇妙であるため、少し立ち止まって詳しく検討する価値があります。 1907 年にアインシュタインをこの考えに最初に導いた問題と密接に関連する思考の問題を考えてみましょう。そのうちの 1 つは回転しており、もう 1 つは静止しています。回転するものはめまいを感じ、宇宙で側転をします。しかし、どちらが回っていますか？どちらの宇宙飛行士の視点から見ても、もう一方は回転している側です。アインシュタインは、外部からの参照がなければ、どちらが正しいと言う方法はなく、他の人が経験するものとは異なる効果を感じる必要がある理由もないと主張しました.
この 2 人の宇宙飛行士の区別は、宇宙の残りの部分を再導入するときにのみ意味があります。したがって、一般相対性理論の古典的な解釈では、宇宙の重力場全体に対して慣性を測定できるという理由だけで慣性が存在します。その思考問題に当てはまることは、現実世界のすべてのオブジェクトに当てはまります。各部分の動作は、他のすべての部分の動作と密接に関連しています。何か大きなものの一部になりたいと感じたことがあるなら、これはあなたにぴったりの種類の物理学です。また、Smolin は、自然が実際にどのように機能するかについて、あらゆる規模でより大きな答えを得るための有望な方法であると考えています.
「一般相対性理論はサブシステムの記述ではありません。これは、宇宙全体を閉じたシステムとして説明したものです」と彼は言います。したがって、物理学者が相対性理論と量子力学の間の衝突を解決しようとするとき、彼らがアインシュタインの先導に従い、可能な限り大きくなることが賢明な戦略のように思えます.
Smolin は、小規模な量子スタイルの思考への一般的な傾倒に反対していることを強く認識しています。 「私は物事をかき立てるつもりはありません、それはそのように起こるだけです.私の役割は、これらの難しい問題について明確に考え、結論を出し、後回しにすることです」と彼は優しく言います。 「人々が議論に参加してくれることを願っていますが、議論が検証可能な予測につながることを本当に望んでいます.」
一見すると、Smolin のアイデアは、具体的な実験の恐るべき出発点のように思えます。宇宙のすべての部分が空間を越えてつながっているのと同じように、時間もまたつながっている可能性があると彼は示唆しています。彼の議論は、物理法則が宇宙の歴史を通じて進化するという仮説を彼に導きました。何年にもわたって、彼はこれがどのように起こるかについて 2 つの詳細な提案を作成しました。彼が 1990 年代に打ち出した宇宙論的自然淘汰の理論は、ブラック ホールを新しい宇宙を孵化させる宇宙の卵として想定しています。最近では、優先順位の原理と呼ばれる量子力学の法則の出現について、挑発的な仮説を立てました。この仮説は、はるかに簡単にテストされるようです.
Smolin の優先順位の原則は、なぜ物理現象が再現可能であるかという問題に対する答えとして生まれます。以前に実行された実験を実行すると、結果が過去と同じになることが期待されます。 (マッチを擦ると炎が爆発する。別のマッチを同じように擦ると…お分かりになるだろう。) 再現性は日常生活の一部であるため、私たちは通常、それについて考えることさえありません。一貫した結果は、常に同じように機能する自然の「法則」の作用に起因すると単純に考えています。 Smolin は、量子システムが過去の同様のシステムの動作をコピーするため、これらの法則が時間の経過とともに実際に出現する可能性があるという仮説を立てています。
行為の出現を捉える 1 つの可能な方法は、これまでに行われたことのない実験を実行することです。そのため、コピーする過去のバージョン (つまり、前例がない) はありません。このような実験には、非常に複雑な量子システムの作成が含まれる可能性があります。これには、新しいもつれ状態で存在する多くのコンポーネントが含まれます。優先順位の原則が正しければ、システムの初期応答は基本的にランダムになります。ただし、実験が繰り返されるにつれて、優先順位が高まり、応答が予測可能になるはずです…理論的には。 「宇宙が先例を構築しているシステムは、実験的実践のノイズと区別するのは難しいでしょう」と Smolin は認めます。「しかし、それは不可能ではありません。」
優先順位は原子スケールで発揮される可能性がありますが、その影響はシステム全体、宇宙に及びます。これは、小規模で還元主義的な考え方は、大きなパズルを解くには間違った方法のように思えるというスモリンの考えに結びついています。 2 つのクラスの物理理論を連携させることは、重要ではありますが、十分ではありません。彼が知りたいのは、私たち全員が知りたいのは、なぜ宇宙がこのようになっているのかということです。時間が進むのに時間が戻るのはなぜですか？他の法則ではなく、これらの法則とこの宇宙で、どうして私たちはここにたどり着いたのでしょうか?
これらの質問に対する有意義な答えが現在欠けていることは、「場の量子論に対する私たちの理解に深刻な問題がある」ことを示している、と Smolin は言う。ホーガンのように、彼は基本的な真実を求めるより大きなプログラムよりも、1 つの実験の結果に関心がありません。 Smolin にとって、それは宇宙についての完全で首尾一貫した物語を語ることができることを意味します。それは、実験を予測できることを意味するだけでなく、原子、惑星、虹、および人々を作った独自の特性を説明することも意味します.ここでも彼はアインシュタインからインスピレーションを得ています。
「一般相対性理論の教訓は、繰り返しますが、関係主義の勝利です」とスモリンは言います。大きな答えを得るための最も可能性の高い方法は、宇宙全体と関わることです。
勝者は…
大小の討論で審判を選びたいなら、カリフォルニア工科大学の宇宙論、場の理論、重力物理学の専門家であるショーン・キャロルよりも優れた人物はほとんどいません。彼は相対性理論や量子力学を熟知しており、不条理に対する健全な感覚を持っています。彼は自分のブログを Preposterous Universe と呼んでいます。
すぐに、キャロルはポイントのほとんどを量子側に与えます。 「このゲームに参加する私たちのほとんどは、量子力学は一般相対性理論よりもはるかに基本的であると信じています」と彼は言います。これは、アインシュタインが量子論の直観に反する予測の欠陥を見つけようとして失敗を繰り返した 1920 年代以来、一般的な見解でした。 2 つの広く離れた粒子間の瞬間的な量子接続を示す最近のオランダの実験 (アインシュタインが「遠く離れた不気味な作用」として嘲笑した種類のイベント) は、証拠の強さを強調するだけです。
より広い視野で考えると、本当の問題は一般相対性理論と場の量子論ではなく、古典力学と量子力学であるとキャロル氏は説明します。相対性理論は、奇妙に感じられますが、原因と結果をどのように考えるかという点では古典的です。量子力学は間違いなくそうではありません。アインシュタインは、いくつかのより深い発見が量子力学の下に隠れている古典的で決定論的な現実を明らかにするだろうと楽観的でしたが、そのような秩序はまだ見つかっていません.離れた場所での不気味な行動の実証された現実は、そのような秩序は存在しないと主張しています.
「どちらかといえば、人々は、量子力学が空間と局所性の概念 [物理的な出来事がそのすぐ近くの環境にのみ影響を与える可能性があるという概念] を完全に捨て去る程度を過小評価しています。それらは量子力学には存在しません」とキャロルは言います。それらは、空間の 2-D 量子単位から発生する 3-D 現実に関するホーガンの議論のように、非常に異なる小規模な現象から発生する大規模な印象である可能性があります。
支持しているように見えるにもかかわらず、キャロルはホーガンのホロメーターを見込みのないものと見なしているが、彼の研究分野から除外されていることは認めている.他方で、彼は、基本的なこととして宇宙から始めようとするスモリンの努力についてはあまり考えていません。彼は、空気が原子よりも基本的であると主張しようとしているという考えはばかげていると考えています。どのような種類の量子系が物理学を次のレベルに引き上げるかについて、キャロルはひも理論についておおむね楽観的であり続けており、「場の量子論の非常に自然な拡張と思われる」と述べています。これらすべての点で、彼は現代物理学の主流である量子ベースの考え方に忠実です。
しかし、キャロルの判決は、ほぼ完全に量子論的ではあるものの、純粋に小規模な考え方を支持しているわけではありません。量子論で説明できることには、まだ大きなギャップがあります。 「量子力学の正しいバージョンを理解できないのは恥ずかしいことです」と彼は言います。 「そして、量子力学についての現在の考え方は、宇宙論や宇宙全体について考えようとすると、まったくの失敗です。私たちは今が何時なのかさえ知りません。」 Hogan と Smolin はどちらもこの意見を支持していますが、それに応じて何をすべきかについては意見が分かれています。キャロルは、時間は小規模な量子相互作用から生じるというボトムアップの説明を支持していますが、時間はより普遍的で基本的なものであるというスモリンの競合する提案については「完全に不可知論者」であると宣言しています。時間の場合、陪審はまだ出ていません。
理論がどのように揺れ動いても、大規模なスケールは避けられないほど重要です。なぜなら、それは私たちが住み、観察する世界だからです.本質的に、宇宙全体が答えであり、物理学者にとっての課題は、宇宙を方程式から飛び出させる方法を見つけることです。ホーガンが正しかったとしても、彼のスペースチャンクは、私たちが毎日経験する滑らかな現実に平均化する必要があります. Smolin が間違っていたとしても、説明が必要な独自の特性を備えた宇宙全体が存在します。これは、少なくとも今のところ、量子物理学だけではできないことです。
ホーガンとスモリンは、理解の限界を押し広げることで、物理学の分野がそのつながりを作るのを助けています。彼らは、量子力学と一般相対性理論の間だけでなく、アイデアと知覚の間の調和に向けてそれを微調整しています。物理学の次の偉大な理論は、間違いなく美しい新しい数学と想像を絶する新しい技術につながるでしょう。しかし、それができる最善のことは、私たちにつながるより深い意味を生み出すことです 、宇宙の基本的なスケールとして自分自身を定義する観察者。
Corey S. Powell はの科学編集者です。 Aeon、一般編集者 magazine を発見してください。スケールは陽子と銀河の中間です。彼は Twitter でよく見かけます:@coreyspowell
