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2017-10

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『ワープする宇宙』(ランドール)~①目次+Ⅰ部序章

銀座にいったとき、教文館にこの本が飾ってあったので
衝動買いしました

600頁とかある本です

ワープする宇宙―5次元時空の謎を解く ワープする宇宙―5次元時空の謎を解く
リサ・ランドール (2007/06)
日本放送出版協会

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科学読み物は昔から大好きだけど、数学とか苦手・・・
でも、音痴な音楽好き、運動音痴なスポーツ観戦好き、
ひ弱な格闘ゲーム好き、とかの存在を考えれば
ある意味、ぜんぜん不思議ではないかも・・・

まだ読み終わってないけれど・・・
傍線やメモがない読書は
教科書を開いただけの試験勉強のようなもの
──ということで、メモをぼちぼち収録していくことにー



まずは目次からー
目次は本のアウトラインだから重要かとー

■ワープする宇宙―5次元時空の謎を解く

前書きと謝辞

●Ⅰ部 空間の次元と思考の広がり

▼序章
  なぜ見えない次元を考えるのか
  本書のあらまし 未知の興奮

▼第1章 入り口のパッセージ──次元の神秘的なベールをはぐ
  次元とは何か 愉快なパッセージを通って余剰次元へ
  二次元から見る三次元 有効理論

▼第2章 秘密のパッセージ──巻き上げられた余剰次元
  物理学における巻き上げられた次元
  ニュートンの重量の法則と余剰次元
  ニュートンの法則とコンパクトな次元
  次元に別の境界はありうるか

▼第3章 閉鎖的なパッセージ
     ──ブレーン、ブレーンワールド、バルク

  スライスとしてのブレーン
  境界をなすブレーンと埋め込まれたブレーン
  ブレーンにとらわれて
  ブレーンワールド──ブレーンのジャングルジムの青写真

▼第4章 理論物理学へのアプローチ
  モデル構築 物質の中核 今後の展開

●Ⅱ部 20世紀初頭の進展

▼第5章 相対性理論──アインシュタインが発展させた重力理論

▼第6章 量子力学──不確かさの問題

●Ⅲ部 素粒子物理学

▼第7章 素粒子物理学の標準モデル
     ──これまでにわかっている物質の最も基本的な構造


▼第8章 幕間実験──標準モデルの正しさを検証する

▼第9章 対称性──なくてはならない調整原理

▼第10章 素粒子の質料の起源
      ──自発的対称性の破れとヒッグス機構


▼第11章 スケーリングと大統一
     ──異なる距離とエネルギーでの相互作用を関連づける


▼第12章 階層性問題──唯一の有効なトリクルダウン理論

▼第13章 超対称性──標準モデルを超えた飛躍

●Ⅳ部 ひも理論とブレーン

▼第14章 急速な(だが、あまり速すぎてもいけない)ひものパッセージ

▼第15章 脇役のパッセージ──ブレーンの発展

▼第16章 にぎやかなパッセージ──ブレーンワールド

●Ⅴ部 余剰次元宇宙の提案

▼第17章 ばらばらなパッセージ──マルチバースと隔離

▼第18章 おしゃべりなパッセージ──余剰次元の指紋

▼第19章 たっぷりとしたパッセージ──大きな余剰次元

▼第20章 ワープしたパッセージ──階層性問題に対する解答

▼第21章 ワープ宇宙の注釈つきアリス

▼第22章 遠大なパッセージ──無限の余剰次元

▼第23章 収縮して膨張するパッセージ

●Ⅵ部 結びの考察

▼第24章 余剰次元──あなたはそこにいるのか、いないのか?

▼第25章 結論──最後に



ヽ(´ー`)ノ

章の下の見出しは後で気が向いたら・・・
読んでる時にでも追加するかも

もうすぐⅠ部が読み終わるのかなー
そこまで今回は収録してみたいかも



メモは基本的にメモなので(基本は傍線箇所を収録)
後で読み返すときの手助けになればというものなので
収録基準や書き方はいろいろ・・・

p9

■「前書きと謝辞」のメモ

科学の本、退屈だった

私が子供のころに接したものは結局の所科学ではなかったのだと。未知のものに取り組むのはぞくぞくするほどおもしろい。一見まったく関係なさそうな現象のあいだに意外なつながりをみつけたり、問題を解いて、この世界の驚くべき特徴を予言したりするのは、とても刺激的なことだった。そして物理学者になったいま、私はあらためて思う。科学はまさに生き物で、つねに発展しつづけているのだと。科学の魅力は、答えだけではない。そこにいたるまでのゲームやなぞなぞに参加すること自体も楽しいのだ。

p10
すでに評価の定まった、ただありがたく拝聴するだけの歴史的偉業のように見せたりしてはいけないと思った。

 いま、私たちのまえには、無視できない新しい世界観が現れている。余剰次元によって、物理学者はこの宇宙に関する考え方を変えさせられた。

p12

余剰次元は大きくてもやはり見えないとか、私たちは高次元宇宙の三次元空間のくぼみに住んでいるのだとか、驚くような見方がいろいろと出てくる。私たちの世界とは別に、まったく違う性質をもつ見えない並行世界があってもおかしくはなく、いまではその理由もわかっている。

 この本では、最初から最後までいっさい方程式を使わずに物理の概念を説明している。



ヽ(´ー`)ノ

次は序章のメモ

■「序章」のメモ

p18
 宇宙にはいくつもの秘密がある。空間の余剰次元も、その一つかもしれない。

ふつうに眺めるかぎり、まさかそんなものがあるとは誰も思わない。
 この不正確な情報のすり込みは、思えばベビーベッドから始まっていた。人が最初に三次元空間を認識するところである。

常識

 だが、時空はそうして思い描いてきた姿とは驚くほど違っている可能性がある。これまでにわかっている物理法則のなかで、空間に三つしか次元がないと断定できるものはない。別の次元──余剰次元──が存在している可能性を検討もしないうちに切り捨ててしまうのは、性急にすぎると言えるかもしれない。

 こうした仮説上の見えない次元には、まだ名前がついていない。だが、仮に存在するとすれば、それは、そちらへ移動することが可能な新しい方向ということになる。したがって本書では、ある余剰次元に名前が必要なとき、それを場合に応じて「パッセージ」と呼ぶことにする(および余剰次元が明らかな主題であるときも、その章に「パッセージ」をつけることにする)。

最新の研究によって、余剰次元は大きいかもしれず、ことによると無限大の可能性さえあるとわかってきた。

私たちの感覚で捉えられるのは三つの大きな次元だけだから、

並行宇宙、歪曲(ワープ)した幾何、三次元のくぼみ、

▼なぜ見えない次元を考えるのか

観測可能な現象についての予言に関心を持つはずの物理学者が、なぜわざわざそうしたことを真剣に考えるのか、

余剰次元は──まだ感知されてもいないし、完全に理解されてもいないのだが──私たちの宇宙の最も基本的な謎のいくつかを解明するかもしれないとわかってきたのだ。

p21
 余剰次元について知れば知るほど、その存在についての確信は深まる一方だった。これを否定する論拠には、あまりにも多くの穴がある。そして、これを含めない物理理論には、あまりにも多くの疑問が解決されないままに残ってしまう。

余剰次元の実像

p22
 この余剰次元の痕跡が、あなたの台所にも隠れているかもしれない──といったら驚くだろうか。それは「準結晶」でコーティングした焦げつかないフライパンである。準結晶というのは不思議な構造で、その根本的な秩序は余剰次元でしか解明されない。ふつうの結晶は、原子や分子がきわめて対照的な格子状になって一定の基本配列でくり返し並んでいる。三次元で結晶がどんな構造を形成するかはわかっているし、どんな並びがありうるかもわかっている。しかし準結晶における原子と分子の配列は、その並びのいずれとも合致しないのだ。
 準結晶の並びの一礼が、図2である。ここには結晶に見られる厳密な規則性が欠けている。ふつうの結晶ならば、もっと方眼紙の升目のようなものに見えるはずだ。この奇妙な物質の分子の並びを説明する最もエレガントな方法は、これを高次元の結晶構造の射影──三次元の影のようなもの──と見ることである。つまり、その並びは高次元空間での対称性をうちに秘めているのである。三次元においてはまったく不可解に見えた配列も、高次元世界においては秩序のとれた構造になる。

図2 五次元の結晶構造を二次元に射影した「ペンローズ・タイル」

p23

▼本書のあらまし

余剰次元という仮説は素粒子物理学と宇宙論の関係、すなわち三次元だけで考えていたのでは理解しがたい関係についても新たな光をあててくれるのではないか、と今日の物理学者は期待している。

標準モデル
ひも理論
ブレーン

 まだ解明されていない大きな謎の一つは、重力がほかの既知の力に比べてなぜこんなにも弱いかということだ。

私たちの出した仮説は、アインシュタインの一般相対性理論から派生する「歪曲(ワープ)した幾何」という概念にもとづいている。

余剰次元という新たな見方に当てはめた。
その結果、ある配置の時空構造では時空の歪曲がひどく大きいために、空間のある領域では重力が強くても、ほかのところでは一様に弱くなってしまうということを発見したのである。

ラマンと私は一九九九年に、空間の歪曲によって重力の弱さが説明できるだけでなく、目に見えない、余剰次元が時空のなかでちょうど適切に歪曲しているならば、その広がりは無限になる可能性もあることを発見したのだ。

p26

私たちは空間の三次元ポケットに住んでいるだけであり、宇宙のほかの部分はあたかも高次元世界のようにふるまっている、という可能性である。

時空はいくつもの異なる領域からなり、それぞれの領域によって次元の数も異なってくるかもしれない。私たちは宇宙の中心にいるのではないとコペルニクスが言って世界を揺るがせたのは五〇〇年前のことだが、じつは私たちは宇宙の中心にいないだけでなく、宇宙のほかの部分と隔絶した三次元空間に住んでいるにすぎず、その隣には高次元宇宙が広がっているのかもしれない。

 新たに研究されているブレーンと呼ばれる膜のような物体は、複雑な高次元風景の重要な要素である。余剰次元が物理学者の遊び場だとすれば、「ブレーンワールド」──そこの一枚のブレーンに私たちが住んでいると見なされる仮説上の宇宙──は非常に興味深い多層多面のジャングルジムだ。この本はあなたをブレーンワールドと、巻き上げられた次元、歪曲した次元、大きな次元、無限大の次元をもった宇宙へといざなう。ブレーンが一枚だけの宇宙もあれば、複数のブレーンが目に見えない世界を内包している世界もある。そのいずれもが、決してありえないことではないのだ。

▼未知の興奮

アイデアの多くは推論にすぎないかもしれない

p27

 私にとって、モデル構築──現在の観察結果の根拠となりうる理論を探究すること──は同じような抗いがたい魅力をもっている。モデル構築は、いわばコンセプトとアイデアをめぐる冒険旅行だ。

興味深い新しいモデルは、最終的にどこへ向かうのか見当もつかないながら、たいてい魅惑的な未踏の地を探ることになる。

カルツァ─クライン・モードと呼ばれる粒子

二〇世紀の物理学の発展とともに、観測の対称は裸眼で直接見られるものから、理論上の論理の流れに応じた測定を通じてしか「見る」ことのできないものへと変わったのである。たとえばクォークだ。

クォークにしろ、あるいはダークマターやダークエネルギーにしろ、私たちはその存在を間接的に確認しているだけであり、それと同じように、余剰次元も直接的には私たちの前に現れてこない。

疑念や抵抗

それを考えついた本人でさえ、最初はどうも信じられないように思えるときがある。
 たとえば、ジェームズ・クラーク・マクスウェルは、電気と磁気の古典理論を自分で考え出しておきながら、電子のような電荷の基本単位が存在するとは信じていなかった。一九世紀末に電子が電荷の基本単位であると提唱したジョージ・ストーニーも、科学者が原子の構成要素である電子を原子から切り離せるようになるとは思っていなかった。

周期表を発明したドミートリイ・メンデレーエフも、自分のつくった表が導く原子価という考えに抵抗した。光の帯びるエネルギーは不連続であると提唱したマックス・プランクも、自分のアイデアに潜在する光量子(光子)が現実に存在するとは思わなかった。そして、その光量子を提唱したアルベルト・アインシュタインも、その力学的性質によって光量子が粒子と見なされるようになるとは思ってもいなかった。

p30

 いまもなお、発見されるのを待っているものがあるだろうか? その答えを考えるとき、私はジョージ・ガモフが発したあまりにも致命的な言葉を思い出す。この一流の原子核物理学者にして、科学を一般に広めた功労者でもあったガモフは、「古典物理学では膨大な数の『分割できない原子』があるとされていたが、いまや私たちには、本質的に異なる三つの存在物があるだけだ。核子と、電子と、ニュートリノである……こうして、物質を形成する基本的な要素を探す私たちの旅は、ついに終点に行き当たったものと思われる」と一九四五年に書いている。ガモフはこのとき、実は核子がクォークの合成物であり、そのクォークが三〇年以内に見つかることになるとは知るよしもなかった!
 より根本的な構造を探す旅はもうおしまいで、これ以上続けても無駄だなんて、そんなことがありうるだろうか? それはどう考えてもおかしなことで、とうてい信用できない。なにしろ既存の理論には数々の矛盾があって、それが最終回答ではありえないことを明らかに示している。
……
 私たちを取り巻くこの世界──これを探索しないでいられようか?



収録つかれたヽ(´ー`)ノ

あと関連用語のウィキペディア・・・

▼準結晶
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%BA%96%E7%B5%90%E6%99%B6

準結晶(じゅんけっしょう、quasicrystal)とは結晶ともアモルファスとも異なる、第三の固体物質ともいうべき状態である。結晶を定義づける並進対称性は持たないが、原子配列に高い秩序性を有している。

結晶は並進対称性を持つことから、その電子線回折等の回折像は1回、2回、3回、4回および6回のいずれかの回転対称性を示す。これに対して、準結晶の回折像は5回、8回、10回または12回対称を示す。また、準結晶の回折図形には鋭い回折スポットが現れており、アモルファスのようにランダムな構造ではなく、高い秩序度を有していることを示している。このように並進対称性(周期性)を持たないが、高い秩序性が存在する構造として、一次元におけるフィボナッチ数列や、二次元におけるペンローズ・パターン(ロジャー・ペンローズによって提唱された)が知られている。このような構造は、高次元空間の結晶構造を、その結晶構造の対称軸に平行でない低次元空間に射影することで得られる。

準結晶は1984年、ダン・シェヒトマン(Dan Shechtman)によって液体状態から急冷したAl-Mn合金から発見された。初期に発見された準結晶は熱力学的に不安定であり、熱を加えると、より安定な結晶相が析出してしまっていたが、東北大学金属材料研究所(当時)の蔡安邦らによって、Al-Cu-Fe(1987年)やAl-Ni-Co(1989年)といった安定な準結晶が次々と発見された。


[編集] 準結晶の構造
シェヒトマンにより発見された準結晶の電子線回折図形は、結晶の回折図形ようにデルタ関数的な回折スポットの集合であるにも関わらず、2回、3回回転対称性に加え、結晶には存在しない5回回転対称性を示し、正20面体(icosahedron)の対称性を有していた。このような対称性をもつ準結晶はIcosahedral相(I相)と呼ばれている。I相準結晶の構造は3次元ペンローズパターンに原子を修飾したものとして理解されている。また、I相の準結晶の構造中には系の対象性を反映した正20面体状の原子クラスターが存在する。このような局所原子クラスターは準結晶内における原子の種類や構成原子同士の結合の仕方により決定されている。現在までに、3種類の特徴的な局所原子クラスターを有するI相が発見されている。それぞれ、Mackay型、Bergmann型、Tsai型I相と呼ばれている。

Al-Ni-Coなど、正10角柱と同じ対称性をもつDecagonal相(D相)と呼ばれる準結晶相も存在する。D相の準格子は2次元ペンローズパターンであり、この面が積層した構造をもつ。すなわち平面方向には準周期構造、これと垂直な軸方向には周期構造を有している。

このほか、8角形相、12角形相の準結晶が見つかっている。

[編集] 準結晶の特異な物性
準結晶に特有の物性として、金属としては異常に高い電気抵抗があげられる。例えば、アルミニウム、銅、鉄はいずれも良導体であるが、これらからなる準結晶Al-Cu-Feでは電気抵抗が10万倍にも達する。また、温度が低くなると抵抗が上昇する(通常の金属の示す性質と逆)、むしろ欠陥が存在する場合の方が抵抗が低い(これも通常の金属の性質と逆)などの特殊な性質を示す。準結晶のフェルミ面には「擬ギャップ」と呼ばれる状態密度の落ち込みがあり、これが特異な電気的性質の原因となっていると考えられている。偽ギャップが存在することで系全体のエネルギーを引き下げ、準結晶の構造を安定化していると考えられている。

バルクとしての準結晶(安定相)は、その非周期性のためへき開面を形成し難く、このため比較的硬くて強靭(脆くない)である。


[編集] 関連項目
結晶学
物性物理学
アモルファス
アモルファス金属



▼リサ・ランドール
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AA%E3%82%B5%E3%83%BB%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%83%89%E3%83%BC%E3%83%AB

リサ・ランドール
生年 1962年6月18日
居住国 アメリカ合衆国
国籍 アメリカ合衆国
研究分野 物理学
研究機関 ローレンス・バークレー国立研究所
カリフォルニア大学バークレー校
プリンストン大学
マサチューセッツ工科大学
ハーバード大学
母校 ハーバード大学

リサ・ランドール(Lisa Randall、1962年6月18日 - )はアメリカの理論物理学者。専門は、素粒子物理学、ひも理論、宇宙論。

[編集] 略歴
ハーバード大学卒業。現在、ハーバード大学物理学教授。プリンストン大学物理学部で終身在職権をもつ最初の女性教授となる。また、マサチューセッツ工科大学およびハーバード大学においても理論物理学者として終身在職権をもつ初の女性教授となる。1999年にラマン・サンドラム博士とともに発表した「warped extra dimensions(ワープした余剰次元)」により、物理学会で一躍注目を集める。2007年、米「タイム誌」により、「世界で最も影響力のある100人」の一人に選出される。[1]
2007年7月に日本を訪れ、脳科学者・茂木健一郎との対談を兼ねて、東京大学・小柴ホールに於いて来日記念講演を行う。[2]


[編集] 著書
『ワープする宇宙―5次元時空の謎を解く』リサ・ランドール(著)、塩原通緒(訳)、日本放送出版協会 ISBN 4-14-081239-7
『リサ・ランドール異次元は存在する(NHK未来への提言)』 リサ・ランドール(著)、若田光一(訳)、日本放送出版協会 ISBN 4-14-081216-8

[編集] 出典・脚注
^ Lisa Randall - The TIME 100
^ 来日記念講演(2007年7月28日)のお知らせ・東大 小柴ホール

[編集] 関連項目
時空
ブレーンワールド
BS特集
超弦理論
宇宙多重創生論



ヽ(´ー`)ノ






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