« カルチャーセンター | メイン | 犬の十戒 »

理論物理学の5大問題

 リー・スモリンという理論物理学者の「迷走する物理学」という本がある。最近流行の、スーパーストリング理論批判の本であるが、その最初に、理論物理学の5大問題が書かれているので、列挙してみる。既知のものもあるが、えっそうなのか、というものもあり、それなりに有意義だと思う。

1.量子論と一般相対性理論を、自然の完成した理論と言える一個の理論にまとめること。
 これは、量子重力の問題、とも呼ばれるそうである。一般相対性理論は、ブラックホールの内部で無限大の問題を抱える。一方、量子論は、電磁場を記述したときに、やはり無限大の問題に逢着する。ともかく、原子核内と、宇宙空間で別の物理法則が成り立っている訳ではないので、統一した、しかも無限大を回避する一個の理論が切望されている。

2.量子力学の基礎にある問題を、この理論をそのまま解釈するか、あるいは意味をなす新しい理論を考えるかして、解決すること
 要するに、量子力学の観測問題と確率論解釈を、不十分なものとみなして、新しい枠組みをつくることである。この分野は、非常に根源的に重要であるにも拘わらず、多くの人が取り組んでいない。それは、いろいろなアプローチがありえるスーパーストリング理論とは異なって、なかなか、とりつく島がないからであろう。

3.いろいろある粒子と力を、根本的な1つだけの存在の表れとして説明する理論で統一できるか、はっきりさせること。
 今まで素粒子に関して分かっていることは、あらゆる素粒子は、ハドロンとレプトンのどちらかである、ということである。ハドロンは、見かけ上種類は多いけれども、実際は6種類のクォークからなる。レプトンも6種類ある。それらの間の力は、重力、電磁力、強い力、弱い力、の4種類で、これが標準理論が記述するところである。これはこれで、一応自己充足しており、問題がないようであるが、果たして、6種類のクォークと、6種類のレプトンが、本当に基本粒子か、という問いかけは常にある。言い換えると、これらに内部構造はないのか、ということである。それで、サブクォークなども提唱されたことがあったが、主流にならなかった。エレガントな説明を与えなかったからであろう。スーパーストリング理論は、微細なひも状の存在を、基本粒子とみなそうとする。

4.素粒子物理学の標準モデルの自由に決められる定数の値が、自然界でどう選ばれるのか説明すること。
 素粒子物理学の標準モデルでは、どのような値しようと理論的に矛盾しない20の定数がある、という。しかし、プランク定数が任意の値でいい訳ないように、それらは任意の値でいいはずはない。しかし、実験的に決定することが、いまのところできない。ある大統一理論が、この答えを出してくれることが期待されている。しかし、いつになるのだろう。

5.ダークマターとダークエネルギーを説明すること。あるいは、それが存在しないなら、重力が大きな規模でどう修正されるか、なぜそうなのか説明すること。さらに一般的には、ダークエネルギーを含む宇宙論の標準モデルの定数が、しかじかの値になっている理由を説明すること。
 宇宙全体の観測から、その主要な質量をもつものは、全く観測にかからないものであることが分かっている。それを、ダークマターと呼ぶ。また、同様に観測にかからないダークエネルギーと呼ばれるエネルギーもある。このようなダークマターとダークエネルギーの存在を仮定するのは、宇宙全体で、一般相対性理論が成り立つ、ようにするためである。しかし、宇宙全体には最早、一般相対性理論は成立しない、と想定すると、必ずしもダークマターやダークエネルギーは考えなくてもよくなるのかもしれないが、すると、物理法則に、恐るべきアナーキーが生じる。物理学者は、寧ろ専制君主であって、アナーキーをとても怖れる。そこで、大急ぎで一般相対性理論の代案を考えようとするが、それはとてつもなく難しい。そこで、とりあえずダークマターとダークエネルギーを想定して、時間をかせぐ。
 以上、壮大なオープン・クエスチョンである。

トラックバック

このエントリーのトラックバックURL:
http://commutative.world.coocan.jp/mt/mt-tb.cgi/654

About

2008年3月15日 17:40に投稿されたエントリーのページです。

ひとつ前の投稿は「カルチャーセンター」です。

次の投稿は「犬の十戒」です。

他にも多くのエントリーがあります。メインページアーカイブページも見てください。