New Theory Reveals Cosmological Constant and Quantum World Share Same Mathematical Structure

皆さんみなさん、こんにちは。田中たなか学まなぶです。[1]

第1章: アインシュタインが悔やんだ「宇宙定数」

宇宙うちゅう定数ていすうは、アインシュタインが昔むかしに考えかんがえたアイデアです。[1] でも、彼かれはあとで「最大さいだいの失敗しっぱい」と言いいいました。[1] この数かずは、何なにもない空間くうかんが持つもつエネルギーのようなものです。[1] そして、宇宙うちゅうを外そとへ押しおし広げるひろげる力ちからを持っもっています。[1] 1998年ねんに、宇宙うちゅうの膨張ぼうちょうがだんだん速くはやくなっていることが発見はっけんされました。[1] この加速かそくを説明せつめいするために、宇宙うちゅう定数ていすうが再びふたたび注目ちゅうもくされました。[1]

第2章: 量子の世界からの予測と大きなズレ

量子りょうし場じょう理論りろんは、とても小さなちいさな世界せかいのルールを説明せつめいする理論りろんです。[1] この理論りろんを使うつかうと、空っぽからっぽの空間くうかんでも、小さなちいさな粒つぶが生まれうまれたり消えきえたりしています。[1] これは「真空しんくうのゆらぎ」と呼ばよばれます。[1] このゆらぎがエネルギーを持ちもち、空間くうかんを押しおし広げるひろげる力ちからになると考えかんがえられました。[1] でも、問題もんだいがありました。[1] 量子りょうし理論りろんで計算けいさんした真空しんくうのエネルギーは、実際じっさいの宇宙うちゅう定数ていすうより、10の44乗じょう倍ばいから10の120乗じょう倍ばいも大きかっおおきかったのです。[1] この大きなおおきな違いちがいは、「物理ぶつり学がく史上しじょう、もっとも大きくおおきく外れはずれた予測よそく」と言わいわれています。[1]

第3章: 数学の形が明かす意外なつながり

アメリカのブラウン大学だいがくの研究けんきゅうチームが、新しいあたらしい答えこたえを発表はっぴょうしました。[1] その内容ないようは、『Physical Review Letters』に書かかかれています。[1] 研究けんきゅう者しゃたちは、量子りょうし世界せかいの背後はいごにある数学すうがくと、宇宙うちゅうの時空じくうを説明せつめいする数学すうがくが、とてもよく似にていることを見つけみつけました。[1] その数学すうがくの「形かたち」が、宇宙うちゅう定数ていすうと量子りょうし世界せかいの間まの謎なぞを解くとくかもしれません。[1] 専門せんもん家かは、この発見はっけんが100年ねんの難問なんもんを解決かいけつする手がかりてがかりになるだろうと話しはなしています。[1]

以上いじょう、田中たなか学まなぶがお伝えおつたえしました。

こんばんは。田中たなかでございます。本日ほんじつは、宇宙うちゅう論ろんと量子りょうし論ろんの間まに横たわるよこたわる長年ながねんの謎なぞに、一石いっせきを投じるとうじる研究けんきゅうをご紹介しょうかいします。

第1章: アインシュタインの「最大の失敗」と宇宙定数の数奇な運命

宇宙うちゅう定数ていすうという概念がいねんは、アインシュタインが一般いっぱん相対性理論そうたいせいりろんに導入どうにゅうしたことに始まりはじまります。[1] 彼かれは静的せいてきな宇宙うちゅうを記述きじゅつしようと、この定数ていすうを方程式ほうていしきに加えくわえましたが、後ごに宇宙うちゅう膨張ぼうちょうの発見はっけんを受けうけ、これを「最大さいだいの失敗しっぱい」と悔やむくやむことになります。[1] しかし、宇宙うちゅう定数ていすうは物理ぶつり学がくの片隅かたすみで息いきを潜めひそめて生き延びいきのびていました。[1]

1998年ねん、天文学てんもんがく者しゃたちは宇宙うちゅうの膨張ぼうちょうが加速かそくしていることを観測かんそくし、衝撃しょうげきが走りはしりました。[1] この加速かそくを説明せつめいするには、空間くうかんそのものが内側うちがわから押しおし広げるひろげるエネルギーが必要ひつようであり、まさに宇宙うちゅう定数ていすうがその役割やくわりを果たすはたすことが判明はんめいしたのです。[1] アインシュタインの定数ていすうは、ダークエネルギーとして華々しくはなばなしく復活ふっかつを遂げとげました。[1]

第2章: 量子場理論が突きつけた「物理学史上最大のズレ」

ところが、ここから深刻しんこくな問題もんだいが浮上ふじょうします。宇宙うちゅう定数ていすうが忘れわすれられていた間ま、ミクロの世界せかいを記述きじゅつする量子りょうし場じょう理論りろんが飛躍ひやく的てきに発展はってんしていました。[1] この理論りろんに従うしたがうと、真空しんくうは何なにもない空間くうかんではなく、粒子りゅうしが常につねに生成せいせいと消滅しょうめつを繰り返すくりかえす「揺らぎゆらぎの海うみ」であることが明らかあきらかになったのです。[1] この真空しんくうの揺らぎゆらぎが持つもつエネルギーは、空間くうかんを押しおし広げるひろげる性質せいしつを持ちもち、宇宙うちゅう定数ていすうと同様どうようの効果こうかをもたらすはずでした。[1]

しかし、量子りょうし場じょう理論りろんから計算けいさんされる真空しんくうエネルギーの総量そうりょうは、実際じっさいに観測かんそくされる宇宙うちゅう定数ていすうの値ねより、およそ10の44乗じょう倍ばいから10の120乗じょう倍ばいも大きくおおきくなってしまうのです。[1] この想像そうぞうを絶するぜっする乖離かいりは「物理ぶつり学がく史上しじょう最大さいだいの予測よそくの失敗しっぱい」と称さしょうされるほどです。[1] 量子りょうし論ろんは、半導体はんどうたいやレーザーなどの身近みぢかな技術ぎじゅつを支えるささえる驚くおどろくほど正確せいかくな理論りろんであるだけに、この不一致ふいっちは一層いっそう不可解ふかかいでした。[1]

第3章: ブラウン大学の研究チームが発見した共通の数式構造

この難問なんもんに対しにたいし、アメリカのブラウン大学だいがくの研究けんきゅうチームが全くまったく新たあらたな角度かくどからの答えこたえを提示ていじしました。[1] 彼らかれらは、宇宙うちゅうの時空じくうを記述きじゅつする理論りろんと、量子りょうし世界せかいを支配しはいする理論りろんの背後はいごにある数学すうがくが、驚くおどろくほど似通っにかよった骨格こっかくを持っもっていることを突き止めつきとめたのです。[1] つまり、宇宙うちゅう定数ていすうと量子りょうし場じょう理論りろんの間まに、深いふかい数学すうがく的てき相しょう同性どうせいが存在そんざいするというのです。[1]

この発見はっけんは、宇宙うちゅう膨張ぼうちょうの秘密ひみつがこれまで考えかんがえられていなかった形かたちで量子りょうし世界せかいに隠さかくされている可能かのう性せいを示唆しさしています。[1] 研究けんきゅうチームは、この成果せいかを権威けんいある学術がくじゅつ誌し『Physical Review Letters』に発表はっぴょうしました。[1]

第4章: 専門家の反応と今後の展望

この新しん理論りろんに対しにたいし、物理ぶつり学界がっかいからは、百ひゃく年ねんにわたる宇宙うちゅう定数ていすう問題もんだいの解決かいけつに向けむけた大きなおおきな一いち歩ほだとの声こえが上がっあがっています。[1] 量子りょうし論ろんの数学すうがくと宇宙うちゅう論ろんの数学すうがくの一致いっちは、両りょう分野ぶんやの統一とういつ的てき理解りかいへの道みちを開くひらくかもしれません。[1]

今後こんごは、この数学すうがく的てき対応たいおうが具体ぐたい的てきにどのようにして宇宙うちゅう定数ていすうの値ねを小さくちいさく抑えおさえているのか、詳細しょうさいなメカニズムの解明かいめいが期待きたいされます。また、この理論りろんが他たの宇宙うちゅう論ろん的てき観測かんそくと整合せいごうするかどうかも、重要じゅうような検証けんしょう課題かだいとなるでしょう。

以上いじょう、田中たなかがお伝えおつたえしました。