ひも理論という学説。宇宙は10次元のなのか。

我々の住む世界は縦・横・高さ・で構成された3次元世界だと考えられている(時間の概念を含めれば4次元)。

そして我々を取り巻く宇宙空間。多くの人は宇宙を無限の４次元空間であると考えているのだが、世界中の研究者たちの間では宇宙は11次元の空間で構成されているのではないかと考えられていることを知っているだろうか(あくまで説の1つ)。

これをひも理論(弦理論)という。

宇宙の測定をする際にはこの素粒子が重要な役割を果たしているのだが、そこでは素粒子を従来の物理法則のように大きさを持たない点として扱うことは出来ない。

本来点は大きさを持たないので、素粒子が点である場合にその密度は無限大ということになるのだが、そうすると無限大の力を持ったエネルギーのが放出されることになる。すると宇宙の至る場所にブラックホールが発生することになってしまい、現在の宇宙の状況とは矛盾してしまうからだ。

そこで、素粒子を大きさがあり点ではないもの(ひものようなもの)と考えるようになった。

素粒子の大きさは10の33条分の1cmであり、肉眼はもちろんのこと現時点では電子顕微鏡をもってしてもその姿を観測出来ないほどに小さいので、実際に点のような形をしているというわけではないが、このように仮定することで先述した理論の破たんを避けることが可能になる。これをひも理論(弦理論)や超ひも理論(超弦理論)という。

ひも理論では、ひもの伸び縮みや振動によっていくつもの状態になり、その違いによっていくつもの粒子が現れるという。つまり、1つのひもから複数の粒子が生まれるということになる。

そこで問題になるのが現在知られている素粒子の数だ。その数は数十種類で、これだけの数の素粒子が生み出されるためには次元が10個(10次元)必要なのだという。

我々が生活している世界は縦・横・高さの3次元世界で、そこに時間の概念を加えても4次元しかない。では10次元とはどのような世界なのかということになるのだが、現在までに推測されている10次元は多くの人の予想を裏切るものとなっている。

4次元以上の空間を想像した場合、多くの人は宇宙の外側広がる空間を想像するかもしれないが、現時点では5～10までの次元は10の33条分の1cmの内部という小さな空間に収められているとされていて、現在の人間が観測さることは不可能とされている。ちなみに、何故6次元が小さな世界に収まり4次元が認識可能な領域の存在するのかは判明していない。

我々の認識している宇宙に存在する物質等が4次元のみに存在するとすれば、人間には4次元空間までしか認識できないのではないかということになる。そこで、人間が認識可能な4次元空間は1枚の膜のようなものの上に広がった状態であると例え、その外側に別の次元が存在するのではないかという仮説がある。

これをブレーンワールドといい。4次元を認識することは難しいので、認識可能な次元を2次元のブレーン(膜)と考え、認識不可能な5次元以降の空間をその周囲に広がる3次元に空間として考えるものだ。宇宙が膜の中に凝縮されているならば、その外側の次元を認識不可能なことは当然で、先に述べた素粒子の誕生とも矛盾しないというのだ。

宇宙の次元はどうなっているのか。我々人間には踏み込むことが不可能なことは間違いないだろう。