（２）知っていること知らないこと

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2004/01/12  改版

1970年ごろＵＦＯ @ET がどのようにして飛べるのか興味はありましたが、まっ

たく理解不能でした。1969年の状況は、ようやく人類が月にいけるようになっ

た年です。　人類は巨大なロケットを使い、空気を切り裂くような音をたてて

宇宙に飛び出すのが常識でした。これに比較すると、ＵＦＯ @ETはなんとも常

識外れな飛行をしております。飛行できる原理すら思いあたりませんでした。

どのようにしたら重力を制御できるのだろうかと無意識なうちに考え続けてい

ました。

 　

ＵＦＯ @ET について約３０年間、私の記憶の中に封印してきました。たとえ言

ったとしても非現実的なこの存在について反論できる余地がありませんでした

し、どちらかと言うと、これを強調すれば現実と矛盾し、自分の記憶を説明し

かねていたところがあります。

もっとも、それから３０年以上経過した2004年現在でも、分からないという点

では状況はあまり変わっておりませんけれども。昔との違いは、分からない部

分が何であるかが分かってきたことです。

　

  　 

（３）物理学の遷移

 

1687年　ニュートンが「万有引力の法則」を発見。

1873年　マックスウェルが「電気と磁気の理論」を発表。

1905年　アインシュタインが「特殊相対性理論」を発表。

1967年　Weinberg＆Salamが「電弱統一理論」を発表。

1995年　ウィッテンは「Ｍ理論」で統一的に描いて見せた。

　　　　「Ｍ理論」は全ての力を統合した最終理論　――と言う人もいます。

   

「Ｍ理論」で「重力」「電磁気力」「弱い力」「強い力」の我々が知っている

４種類全ての力を記述できると言われています。なお、まだ式が複雑で有効な

力を自由に計算できるわけではありませんが。いずれこの難問も解決すること

でしょう。つまり、人類は４種類の力を理解すれば宇宙の全ての基本法則を知

ったことになると考えられています。（このように考えるのが当然のことなが

ら主流だと感じております。Ｍ理論が物理学の最終理論だという表現をよくみ

かけます。）　しかし、本当でしょうか。

 　

人類は知っていることは知っているが、まだ知らないことが、どれだけ大きい

ものかを知らないだけではないでしょうか。

私はこの先に大きな基本法則が、まだあるのではと感じております。

  　

  　

（４）何が分かったか

　

「何が分かっていないか」を議論する前に、どこまで分かっているかについて

確認したいと思います。物理学に現れる力は「電磁気力」「弱い力」「強い力」

「重力」の４種類があります。

　

□□□□□□（統合１）（統合２）（統合３）□□□□□最終理論？

「電磁気力」→→■

「弱い力」→→→■→→→→■

「強い力」→→→→→→→→■→→→→■

「重力」→→→→→→→→→→→→→→■→→（統合）→「Ｍ理論」

　　

（統合１）

この部分は最初に統合された「電磁気力」「弱い力」の統合です。1976年の

ワインバーグとサラムが「電弱統一理論」を提唱しました。これにより「電

磁気力」と「弱い力」から出てくるの力の関係を記述することができるよう

になりました。実験結果とも精度よく一致するためほぼ間違いないと思われ

ます。ここの部分については、人類はほぼ理解できたものと思われます。

 

（統合２）

「強い力」と「電磁気力」「弱い力」の統合ですが、標準理論として研究さ

れていますが、おのおのの力を統合できる理論というよりは、おのおのの力

を別々に記述しています。完全な統合となっていませんが方向性を示したと

いう意味で価値があります。

宇宙創成後 0.000000000001秒（ 10^(-12)秒 ）から今現在（約150億年）

までの宇宙創成の歴史をかなり正確に計算することができ説明できるように

なり、大きな成果を出しました。

参考資料：　　ビッグバン理論　制作者（吉田伸夫）

　　　　　　　　　　宇宙創成の瞬間　　（ＫＥＫ）

ただし、標準理論にはニュートリノ質量は０であり現実と合いません。また、

重力子を考えると、無限大の力が出るため包含できないことが証明されてい

ます。 このため宇宙創成の瞬間（０秒）は計算できず説明できません。

 

（統合３）

「Ｍ理論」は「重力」を含み「強い力」「電磁気力」「弱い力」を統合する

理論であると言われております。　1990年ごろから「超ひも理論」として研

究が開始され、1995年に５種類あった「超ひも理論」が「Ｍ理論」として統

合できることをエドワード・ ウィッテン（Edward Witten, 1951年 - ）は示

しました。  

スピン２の閉じたひもとして重力も包含できそうで、希望を抱かせてくれる

理論です。正しいかは分かりませんが、「Ｍ理論」で宇宙創成の瞬間（０秒）

を計算できるはずです。また、アインシュタインの相対性理論よりブラック

ホールを予測できますが、この中心の特異点がどのようになっているかも計

算でき予測できるはずです。

まだ研究途上で何が問題で何が判明したのか、これからというところがあり

ます。

  　

  　

（５）何が分かっていないのか

　　

比較的最近の1995年にトップクォークが実験室レベルで発見されました。こ

れは加速器発展の歴史と密接に関連しております。

「加速器発展の歴史」は次の図を参考。

「加速器の歴史」はＫＥＫの資料に追記しました。

　　　https://www2.kek.jp/ja/newskek/2003/novdec/kasokuki.html

 

1897年　 J.J.トムソンが陰極線として電子を取り出し(数100eV)

1931年     アンダーソンが霧箱で陽電子(0.51 MeV)発見

1974年　　  チャ−ム粒子(1200MeV)の発見

1978年       ボトム粒子(4200MeV)の発見

1994-1995年 トップクォーク(180GeV)の発見

 

トップクォークは180GeVで、ここまではかなり詳しく調査ができました。

この「素粒子発見の歴史」を図に現すと次のようになります。

エネルギー[eV]を対数グラフで表現すると直線（図で青色点線）となります。

　　　　 

人類はたゆまぬ努力で加速器を開発してきました。その結果、新粒子を発見で

きました。この対数グラフの傾きから100年でエネルギー 10^(8) eV 倍の割合

で進歩してきたことが分かります。このまま順調にいくことを期待しますが、

「素粒子発見の歴史」の図から残り約200年でプランクエネルギーである

1.2×10^(28) eV まで到達できる可能性があります。もしプランクエネルギー

まで我々が検証できるなら、全ての物理的法則を確認することができます。な

お、プランクエネルギーが上限の限界値であることが知られています。 

エネルギー[eV]を対数グラフで表現するなら、人類は2004年現在おおざっぱに

言って１００年かけて約１／３まで調査をすることができました。これまでの

１００年は大変大きな成果の連続でした。これから順調にいって２００年は大

きな成果があるというより、多額の資金を投入したわりには成果が少なく最も

苦しい時期となりそうな予感がします。 

　　 

現在までに発見された素粒子で最もエネルギーの高いものはトップクォークの

180 GeV ですが、距離換算すると1.1×10^(-18) m となります。

[長さ]の換算式は京都大学のWebを参考にし、

　http://www-nh.scphys.kyoto-u.ac.jp/~enyo/kougi/a6/node2.html

「物理定数」は名古屋大学のWebの資料を参考にしました。

http://www.a.phys.nagoya-u.ac.jp/~taka/lectures/cosmology/webfiles/cosmology-web/node183.html

 

距離換算した全体の図は次の「まだ見えない領域」のようになります。図で

青い輪の内側の寸法の領域がまだ確認されておりません。エネルギーを上げ

て検証するとは粒子の内部の構造が見える可能性があります。  

 

この図はエネルギーをもった粒子（素粒子）を中心核とした場合、粒子の外側

は見えるが、調査のための分解能力がまだ低いために内部は見えていないこと

を示しています。

たとえば、波長 1 mm の電波をもつレーダで物体を見るより、より短い波長で

ある 0.005 mm の光で物体を観察したほうがより細かく観察できることは直感

的に理解できるものと思います。当然のこのながら、波長以上に細かいものを

見ることができません。  

上図のように「まだ見えない領域」があまりにも大きく、人類には質点の中心

核までは見えておりません。素粒子の内部の構造を見るためには検証できてい

るエネルギーレベルがまだまだ低すぎます。

　

次の一輪車はブリヂストン製です。画像を加工し、車輪の中心は白く塗り潰し

ました。その周辺を青い輪で画きました。

　　　　　　　　　　　　　　　

青い輪を小さくしていけば、車輪の中心部分が見えるようになるはずです。現

在の人類には一輪車でたとえるなら、青い輪の内側は見えません。ひも理論で

は一輪車の青い輪を「ひも」とし、「ひも」の部分の法則を定義すれば、中心

部の構造がどのようになっていても一輪車として矛盾なく機能できます。

次元を１つ上げて１１次元超重力理論にするとＭ理論となりますが、この時の

「ひも」は最もエネルギーレベルの高いプランクエネルギー 1.2×10^(28) eV 

までと仮定されているようです。人類にまだ見えていない青い輪の内側も定義

されているようで、もはや内部構造が無いとするには早すぎる感じがします。

　

　　　

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（６） 今後「まだ見えない領域」で何が発見されるか

 

検証としてはトップクォークの次に、数種類の新粒子発見が期待されますが、

その後に何が見えるのでしょうか。　とにかく調べないと何とも言えませんが

「まだ見えない領域」には、内部構造を示す何かがあるのだろうと思います。

素粒子を外側から観察すると、まだ複雑で基本的な原理から説明できておらず、

分からない概念が多くあります。分からないのは、私の頭が悪いからだけでは

ないであろうと感じています。

　　

（内部構造の発見）

「基本原理」から導かれるかたちで「粒子」「質量」「電荷」「素粒子の種類」

「電磁力」「弱い力」「強い力」「重力」が説明できるはずです。そのための

基本的構造が見えていないだけだと考えられます。

今後、数百年の中で、素粒子の内部構造が判明するだろうと思われます。

　　

（質量の意味の理解）

プランクエネルギーの近くで重力を含む力が統合するであろうと言われており

ます。ここまで検証できれば慣性質量、重力質量など重力に直接関連する質量

の意味が理解できるでしょう。

少し強引な言い回しですが、たぶん、ここまでいけばＵＦＯ @ET　のような密

閉された構造物が飛行できる原理が理解できるような気がします。それには最

短でまだ200年はかかりそうな状況です。

　　

  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2004/01/12 改版

  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2004/01/03 初版

関連資料

「力」の統一へ向けて 

　　　https://www2.kek.jp/kids/class/particle/class01-08.html

　超ひも理論とは 

http://laboratory.sub.jp/phy/76.html 

 　　 Ｍ理論とは 

　　　　https://ja.wikipedia.org/wiki/M理論

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　　どれだけの大きさの穴であればとおれるかわかるニャン。