数十年前、物理学は宇宙の理解を根本的に革新する連続的な突破を経験しました。しかし、最近では、この分野は停滞期に入ったように思われます。数十年前に科学者たちを困惑させた同じ基本的な問いは、今日も私たちを悩ませ続けています。特に、暗黒物質の謎、量子力学の真の意味、そして重力と量子物理学の間の難解な調和は未解決のままです。
最近、ロンドン大学カレッジの量子理論の教授であるジョナサン・オッペンハイムの研究に希望の光が輝きました。私は彼の特異な視点に注目しました。私たちは共にブラックホールとそれにまつわる情報の逆説を研究する知的な経歴を持っています。私たちの問題の根本的な原因においては途中で意見が分かれましたが、オッペンハイムの重力を非難する提案は興味深い可能性を提供しています。
オッペンハイムは、重力に量子力学の固有の予測不能性に似た乱雑さを導入するという単純かつ根本的な考えを提案しています。他の基本的な力（電磁力、強い核力、弱い核力など）が量子プロセスによって記述されるのに対し、重力はアインシュタインの一般相対性理論によって記述される古典的な理論です。アインシュタインの理論は決定論に従っており、未来の出来事は過去の出来事から推論することができます。一方、量子力学は乱雑さと固有の不確定性を受け入れています。
決定論の忠実な支持者であったアインシュタインは、量子力学の乱雑さが理論の根本的な不完全さを示していると考えていました。彼の希望は、宇宙の働きを完全に説明できる古典的な理論を見つけることでした。一般相対性理論の経験的な成功にも関わらず、それは量子の特性が関与する自然界で生じる特定の状況を説明することができません。
例えば、有名な二重スリット実験における電子を考えてみましょう。これらの粒子は波粒二重性を示し、両方のスリットを同時に通過することができます。しかし、電子が重力を生み出す質量を持っている場合、一般相対性理論は彼らの二つの場所での同時的な存在をどのように説明するのでしょうか？この理論は、この問いに対する答えを提供するのに不十分です。
同様の困難が、ブラックホールやビッグバンなどの現象を理解しようとする際にも生じます。アインシュタインの数学はこれらの極端なケースに対応できません。物理学者たちは、”量子重力”として知られる、量子力学と重力を調和させることができる理論を長い間探し続けてきました。
1930年代には、重力の量子理論を構築する試みが行われましたが、結局は失敗しました。リチャード・フェインマンやブライス・デウィットらは既存の数学的枠組みを使用して重力を量子化する可能性を探りました。残念ながら、これによって得られた摂動的に量子化された重力と呼ばれる理論は、極端なシナリオに拡張すると不適切なものでした。
課題はあるものの、オッペンハイムの重力への乱雑さの導入の提案は、新しい探求の道を開くものです。量子力学の予測不能な性質を受け入れ、重力と融合させることで、数十年間物理学者たちを悩ませてきた長年の問題に解決策を見つけるかもしれません。オッペンハイムの研究をインスピレーションにして、困難な道のりに立ち向かい、宇宙の謎を解明し、物理学の新たな理解を築くことができます。
よくある質問：
1. 物理学における主な未解決の謎は何ですか？
物理学における主な未解決の謎には、暗黒物質の性質、量子力学の真の意味、および重力と量子物理学の調和が含まれます。
2. ジョナサン・オッペンハイムとは誰ですか？
ジョナサン・オッペンハイムは、ロンドン大学カレッジの量子理論の教授です。彼はブラックホールとそれにまつわる情報の逆説の研究に貢献しています。
3. 物理学の謎を解決するためのオッペンハイムの提案は何ですか？
オッペンハイムは、量子力学の固有の予測不能性に似た乱雑さを重力に導入することを提案しています。これにより、量子力学と重力を調和させ、物理学における長年の問題に解決策を提供する可能性があります。
4. 量子力学と一般相対性理論の違いは何ですか？
量子力学は微視的レベルの粒子の振る舞いを記述し、波粒二重性、重ね合わせ、不確定性の原理を含んでいます。一方、一般相対性理論は、質量とエネルギーによって引き起こされる時空の曲率として重力を説明するアインシュタインの理論です。
5. なぜ一般相対性理論は特定の状況に対処できないのですか？
一般相対性理論は、波粒二重性のような波と粒子の特性を持つ粒子の振る舞いやブラックホールのような極端なシナリオを説明することができません。この理論は、量子の性質を組み込む際に不十分です。
主要な用語：
1. 暗黒物質：光や電磁放射を放出・吸収・相互作用しないと考えられている仮想の物質で、宇宙の総質量の大部分を占めるとされています。
2. 量子力学：原子および亜原子レベルでの粒子の振る舞いを扱う物理学の分野で、波粒二重性、重ね合わせ、不確定性の原理などの原則が関与します。
3. 一般相対性理論：アインシュタインの重力の理論で、質量とエネルギーによって引き起こされる時空の曲率を説明します。
4. 決定論：過去の出来事と自然法則から未来の出来事も含めて、すべての出来事が決定されるという哲学的な概念です。
関連リンク：
Physics World
Nature – Physics
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