量子力学は時空の存在を説明できるか?

2019年5月9日 20:54

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 アイザック・ニュートンは、時間は「外部とは無関係に均等に流れる」と主張したが、現実はそうではない。20世紀に入り、アルバート・アインシュタインは時間と空間が切っても切れない関係を持った存在であると主張し、その正しさが、NASAのGravity Probe B探査機の観測によって現在証明されている。

【こちらも】ミクロの世界で起きる「量子のもつれ」 70億光年以上離れたクエーサーの光で確証

 つまり物質やエネルギーの存在は、空間を歪めるのである。このことを時空の歪みというが、一般人にはなかなか理解しがたい概念である。小学生にもわかるような表現をするならば、物質やエネルギーが存在するとその近傍の空間では、何も存在していない空間に比べて時間の進み方が遅れる。これが時空の歪みである。そして、物質あるいはエネルギーに近ければ近いほど、時間の進み方が遅れるのである。

 このように時間と空間は、その法則を独立した形で説明ができないため、敢えてそれらを統合して時空と表現しているのである。しかしながらそのような時空なる存在が、どうして形成されたのかまでは、アルバート・アインシュタインは何も説明していない。つまりその点については、長い間謎のままであったのである。

 この謎に答えを与えようとしているのが、量子論である。つまり時空が形成された原因は「量子もつれ」として知られている現象で説明がつく可能性が出てきている。量子もつれとは、遠く離れた2つの粒子が互いに影響をおよぼし合い、一方を測定するともう一方の状態がすぐさま決定するという性質である。

 共通の発生源から放出された量子は、互いに離れていても絡み合っている。つまり一方の特性(スピン、偏光など)を測定すると、同じ測定の結果がもう一方の特性になるという性質を持っている。だが測定前には、これらの特性はまだ決定されていない。ある場所での測定値の情報が時間を要さずして(つまり光の速さを超えて)、別の離れた場所での測定値を決定するという奇妙な現象であるが、これが正しいことは実験で何度も再現されている。

 そしてこのもつれた量子状態のネットワークが、時空構造を生み出しているというのが最先端科学がもたらした結論である。どうやら私たちは量子もつれという情報ネットワークの真っただ中に生かされているというのが真実らしい。(記事:cedar3・記事一覧を見る

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