>  >  > パラレルワールドの実在を証明するかもしれない物質「時間結晶」とは?

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 昨年から物理学界のホットトピックとなった「時間結晶」。これまで2回にわたり、第一線で活躍する量子物理学者X氏に「時間結晶」の基本をわかりやすく解説して頂いた“基礎編”をお伝えしたが、今回は量子力学から見た「時間結晶」の科学的意味について語ってもらった“応用編”をお届けする。

時間結晶の解説記事はコチラ
「時間結晶」8つのミステリーはコチラ


■「時間結晶」のおさらい

 2回にわたって、物理学において「結晶」は空間の対称性を破るものを指すという話をしました。例えば氷は分子が周期的な構造になっていて、分子のある部分とない部分のムラができています。液体の水は空間に一様に広がっていてムラはありません。それが冷えて氷になり、結晶を作った途端に空間対称性が破れてしまいます。しかし、どの場所も物理法則が平等であるのに、どうして氷になったときに物の分布の不平等が起きるのでしょうか? そもそも、この部分は濃く、この部分は薄くといった空間的に特別な場所が平等な物理法則のもとにどのように選ばれるのでしょうか?

パラレルワールドの実在を証明するかもしれない物質「時間結晶」とは? 対称性の破れを徹底解説!の画像1


■「時間結晶」と量子力学

 例えば、下の図のようにボールがお椀の中に置かれている場合を考えましょう。お椀の形は左右対称なので、ボールに働く物理法則には左右反転に対する対称性があります。このお椀の形を、下の図のように形を変えてみると、ボールは左右どちらかに落ちるはずです。このように対称性が破れることを自発的対称性の破れといいます。(ノーベル物理学賞を受賞した小林・益川理論もこれについてのものです)

パラレルワールドの実在を証明するかもしれない物質「時間結晶」とは? 対称性の破れを徹底解説!の画像2

 それではボールがどちらに落ちるかはどうやって選ばれるかといえば、僕たちの日常的に触れる物理の世界では、完璧に左右対称なお椀の形に見えても歪な部分があり、その影響でどちらかに落ちるということになります。しかし、量子力学の世界では、もし二股にお椀の形が分かれたら、左右のどちらの溝にもボールがある状態の重ね合わせ状態になります。(シュレディンガーの猫が生きていることと、死んでいることの重ね合わせだというときのアレです)

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コメント

2:匿名2017年9月18日 20:43 | 返信

ぶっちゃけ物理は高校程度の知識しかありませんが、全三回の講義を読んでだいたい時間結晶がわかりました。ありがとうございます。
最初は時間結晶≪タイム・クリスタル≫が発見された!? え、かっこえええ! いよいよ世界がファンタジーになるのか~。時間を進めたり巻き戻したり保存したりできるのか!?
と想像していましたが、
結晶とはなんかムラのある奴、時間結晶とは何か時間的にムラのある奴、すなわち何の干渉もしてないのに(一定の力しか加えてないのに)変化の周期が勝手に速くなったり遅くなったりする変な奴(早送りとスロー再生しかできない。しかもそいつだけ)だというのがだいたいわかりました。

そして三回目は、本来宇宙は平等で均一のはずなのになんでそんなムラができるのか? それは別の宇宙が生まれているからだよ! それぞれ偏った全部の可能性の宇宙を合わせれば、均一で平等になるから広い範囲では対称性は破れないんだよ! ががーん。という感じだというのも。

これでどこかで時間結晶とかいう話題を振られても、最低限に知ったかぶりつつ何とか流せる。

1:匿名2017年6月21日 23:36 | 返信

文字がきたない。 -15点

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