じじぃの「未解決ファイル_143_量子重力理論」

茂木健一郎×佐藤勝彦 動画 YouTube
http://www.youtube.com/watch?v=z4utlrGv6hQ
インフレーション理論 画像
http://www.sorae.jp/news_img06/0320inflation.jpg
Quantum Gravity Google 検索
http://www.google.co.jp/search?hl=ja&rlz=1T4GZAZ_jaJP276JP276&prmd=ivns&tbm=isch&source=univ&sa=X&ei=EMEWTuCLK8nHmAXIjoUJ&ved=0CCMQsAQ&biw=922&bih=539&q=Quantum%20Gravity%20image
重力波ブラックホールから「観測」 アインシュタインが予言 (追加) 2016年2月12日 BBCニュース
地球から数十億光年離れた場所で2つのブラックホールが衝突することによって、時空のゆがみが発生しているのを観測したのだ。
この重力波の初観測は、天文学にとって新時代の幕開けだと国際研究チームは言う。
http://www.bbc.com/japanese/features-and-analysis-35557112
梶田さん新たな挑戦、重力波観測KAGRA完成 2015年11月5日 YOMIURI ONLINE
KAGRAは、物理学者アインシュタイン(1879〜1955年)が存在を予言した重力波の直接観測を可能にする“夢の望遠鏡”だ。
長さ3キロ・メートルのトンネル2本がL字形に交わる構造で、同研究所は昨年3月にトンネルの掘削工事を完了させた後、重力波の観測に必要な装置の開発や設置を進めてきた。今年度中に、試験観測を行い、第2期実験施設の完成を経て、2017年度から本格的な観測を開始。
「成功すればノーベル賞級」(東京大宇宙線研究所の三代木伸二准教授)とも言われる、世界初の重力波の直接観測を目指す。
http://www.yomiuri.co.jp/science/20151104-OYT1T50058.html
サイエンスZERO 「時空のさざ波 重力波をとらえよ!」 2014年11月16日 NHK Eテレ
【司会】江崎史恵(アナウンサー)、竹内薫 (サイエンス作家)、南沢奈央 (女優)  【ゲスト】梶田隆章 (東京大学宇宙線研究所 所長)
100年前にアインシュタイン一般相対性理論の中でその存在を予言した重力波が、1世紀の時を経てはじめてとらえられようとしている。その先頭に立とうとするのが、日本で建設中の重力波望遠鏡KAGRAだ。しかし、重力波相対性理論が前提のため、普通の感覚ではとらえがたい。そこで竹内薫重力波について懇切丁寧に解説する。
梶田、「トンネル3kmに対して空間のゆがみが水素原子1個の10億分の1まで観測できる」
南沢、「そこまでできたら、重力波を観測することができそうですね」
梶田、「我々としては来年(2015)の暮れに最初の試験観測をやって、2017年頃から本格的な観測に移行しようと考えています」
南沢、「KAGRAの性能というのはダントツなんですか?」
梶田、「アメリカやヨーロッパでも今、レーザー干渉計と言われるこの装置を大改造しています。同じ頃に同じような感度で観測をしようとしています」
竹内、「最初に観測したところがノーベル賞を獲るのですか?」
梶田、「それはわかりませんが、でも競争もしていますが、協力もしながらやっています。おそらく1つの装置では『これが重力波ですよ』と言ってもなかなか信じてもらえない。世界中の装置で同じ信号を見つけて『重力波をとらえた』と、初めて納得してもらえるということになるのではないか」
南沢、「そうやって一度ありましたと言ったら、お役ご免ですか?」
梶田、「とんでもない。重力波をとらえるというのは最初の一歩で、この装置を使って新しい天文学をやろうと考えています。例えば、光の望遠鏡だといくら頑張っても星の内部は見えない。一方、重力波は何でもつき抜けるので、星の内部の情報が得られる。連星中性子星が合体すると、次の瞬間にブラックホールができると考えられている。これを調べることで、中性子星の内部とか、ブラックホールができた時の様子が分かってくると考えています」
http://www.nhk.or.jp/zero/contents/dsp484.html
宇宙誕生直後の「時空の揺れ痕跡」初観測 2014.3.18 NHKニュース
およそ140億年前、宇宙が誕生した直後に急激に膨張したという説を裏付ける、時空の揺れの痕跡を世界で初めて観測したと、アメリカの大学などの研究チームが発表し、宇宙の始まりを解き明かすうえで重要な成果と注目されています。
宇宙は、誕生した直後、急激に膨張したと考えられており、その際「重力波」と呼ばれる空間や時間の揺れが波のように広がる現象が起きたと言われています。
アメリカのハーバード大学や、スタンフォード大学などの研究チームは、この現象の解明のため、宇宙の誕生直後に発生した光の名残である特定の電波に着目し、南極に設置した望遠鏡で3年以上にわたってこの電波を観測し、データを解析してきました。
その結果、この電波が「重力波」の発生を示す特殊な波形を描いていることを、世界で初めて確認したということです。
研究チームでは、この波形の観測は宇宙が誕生直後に急激に膨張したというこれまでの説を裏付けるものだとしています。
研究チームは、今回の成果をより確かなものにするためには、ほかの研究機関による検証が必要だとしたうえで、「この現象を捉えることは、現在の宇宙論の重要なゴールの1つだ」としており、宇宙の始まりを解き明かすうえで重要な成果と注目されています。
http://www3.nhk.or.jp/news/html/20140318/k10013051871000.html
量子重力と宇宙
量子重力理論の目的はPlanckスケールを越えた世界を明らかにすることです。そこでは重力の量子的ゆらぎが大きく、距離の概念が失われたいわゆる背景時空独立な世界が実現していると考えられます。最近の研究から、そのようなスケールの無い世界が共形不変な場の量子論で記述できることが分かってきました。それは特定の背景時空上を運動する重力子量子化ではなく、時空そのものの量子化を意味しています。ここで紹介する繰り込み可能な重力の量子論はそのような共形不変な量子重力の世界をPlanckスケールを越えた高エネルギー領域で実現する理論です。
http://research.kek.jp/people/hamada/
宇宙のインフレーション ウィキペディアWikipedia)より
宇宙のインフレーション (cosmic inflation) とは、ビッグバン理論を補完する初期宇宙の進化モデルである。インフレーション理論・インフレーション宇宙論などとも呼ばれる。この理論は、1980年にアラン・グース、そして1981年に佐藤勝彦によって提唱された。論文発表はグースの方が後である。
【古いインフレーション】
初期のインフレーションは、1980年1月にアラン・グースによって、これらの問題を解決する機構として提唱された。また、Alexei Starobinskyは重力への量子補正は宇宙の初期特異点を指数関数的に膨張するド・ジッター相に置き換えうることを議論し、真空偏極効果に基づくインフレーションモデルを提唱した。1980年10月、Demosthenes Kazanasは指数関数的膨張は粒子的地平面を除去することができるであろうこと、そしておそらく地平線問題を解決することを示唆した。1981年、佐藤勝彦は指数関数的膨張はドメインウォールを除去しうることを示唆した。さらに、Martin B. Einhornおよび佐藤は共著で、グースのインフレーションモデルと類似したモデルの論文を発表し、大統一理論磁気単極子が多量に現れる問題を解決しうることを示した。
【その他のモデル】
超弦(ひも)理論や量子重力理論の文脈で示唆されているよく知られたアイデアの一つに、宇宙には我々が経験している3次元よりももっと多くの空間次元が、一例として、それが9次元空間だとすると、6次元のカラビ-ヤウ図形のなかに巻き上げられてプランク長ほどの大きさで存在するが、宇宙は3つの空間次元のみでインフレーションを起こした、とするものがある。
【その後】
グースのモデルは、超弦理論や量子重力理論的に解明する流れが続いている。日本では、その後を受けて一般相対性理論の権威である佐々木節などが研究を行い、とりあえず一般相対性理論的にはアインシュタインがわが生涯の誤りとした、宇宙項に由来する可能性があるという数学的見解にて一致するところまで来ている。しかしながら、宇宙観測の結果、数十億年(40億年〜60億年)前に始まったとする、第2次インフレーションの原動力さえも、未解決の問題として残っている。今後は、プランク衛星や南極点衛星などによって、更なる精密探査が行われる事によって、この未解決の問題についての一定の見解が得られるのではないか?と期待がもたれている。

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量子重力理論 ウィキペディアWikipedia)より
量子重力理論は、重力相互作用(重力)を量子化した理論である。単に量子重力または重力の量子論などとも呼ばれる。
ユダヤ系ロシア人のMatvei Petrovich Bronstein がパイオニアとされる。一般相対性理論量子力学の双方を統一する理論と期待されているが、現時点ではまったく未完成の未知の理論である。
重力を量子化するためのよい現象としてブラックホールが挙げられる。ブラックホールの内部では一般相対性理論が破綻をきたすと考えられており、そこでは時空を量子化した理論が有効である。この方向による最近の発展ではホログラフィック原理が挙げられる。これはブラックホールの内部の情報量の保存限界はその体積ではなく表面積に依存するというものである。これはひも理論のメンブレインに通じるものがある。またAdS/CFT対応としてある種の物理が多様体の境界に還元できるという考え方もある。
いずれにしても量子重力を考える上で最大の問題点はその指針とすべき基本的な原理がよく分かっていないということである。そもそも重力は自然界に存在する四つの力(基本相互作用)の中で最も弱く、量子化された重力が関係していると考えられる現象が現在到達できるレベルでは観測されていないのである。

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『文系にも読める! 宇宙と量子論 竹内薫/著 PHP研究所 2010年発行
時間をさかのぼると1点になる? (一部抜粋しています)
宇宙が膨張しているという事実は、宇宙が特異点と呼ばれる1点から始まったことを示唆しています。
ペンローズとホーキングの特異点定理】
ビッグバン理論の成功から、遠い昔から現在まで宇宙が膨張しつづけていることがわかってきました。この事実は、時間をさかのぼって考えると、宇宙が収縮することを意味します。では、この収縮は果てしなく続いて、宇宙は大きさの無い1点に潰れてしまうのでしょうか、収縮はどこかで終るのでしょうか。はたまた膨張に転じるのでしょうか?
数学者ロジャー・ペンローズ理論物理学スティーブン・ホーキングは、一般相対性理論に基づき特異点定理を証明しました。2人はこの定理で、時間をさかのぼったとき、宇宙の収縮はは止まらず特異点という1点に行き着くことを数学的に証明しました。
【量子重力理論の必要性】
特異点とは体積がゼロ、物質密度が無限大の点です。しかし、困ったことに、特異点では一般相対性理論を含めた全ての物理法則が適用しなくなってしまいます。このことは、現存の物理学が宇宙の始まりや、それ以前を扱えないことを意味しています。
微小な物質を扱うとき、量子論が必要です。同様に、物理学者は特異点のような微小な宇宙を扱うのは、量子論一般相対性理論(=重力理論)を組み合わせた量子重力理論が必要だと考えています。正しい量子重力理論によれば特異点は現れず、宇宙の始まりや、それ以前の世界も物理学の範囲で扱えるはずだと信じているわけです。

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どうでもいい、じじぃの日記。
先日、図書館のなかで本巡りをしていたら新書コーナーに、竹内薫著『文系にも読める! 宇宙と量子論』という本があった。
「文系にも読める! 宇宙と量子論」か。文系にも読めるということはじじぃにも読めるということか。新書コーナーにあるんだから最新の「宇宙」と「量子論」のことが書かれているのだろう。
ぱらぱら、本をめくってみたら「量子重力理論」というのが出てきた。「インフレーション理論」とどこが違うんだろ。
どうも、宇宙の仕組みも、ミクロの世界も、どこかでつながっているみたいだ。
ビッグバンで今の宇宙ができた。じゃあ、ビッグバンの前の状態はどんな世界だ。どろどろに溶けた量子の世界だったらしい。
そして、「量子重力理論」というのは、この世界を統一する理論らしい。
こんなんでいいのかしら。
ここはどこ。私はだあれ。