カオスに秩序はあるのか？ いまだ解決できない物理学上の9つのミステリー【後編】

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■量子力学でなぜ波動関数は収縮をするのか？

　電子や光子などの素粒子の世界は、量子力学の法則によってすべてが支配されている。素粒子は粒子と名がついているが、決して小さなボールのようなものではなく、波のように広範囲にわたって存在していて、その存在は波動関数と呼ばれる数式で表すことができる確率によって存在している。

　ごく簡単にいってしまうと、素粒子は波動関数で表される波形であるのだが、それを確認するとその波形としての存在から1つの点になってしまうのである。観察をしなければ素粒子は波動関数の波形として存在しているが、観察によってその素粒子を確認すると、波動関数そのものがなくなってしまうということになる。なぜ、その波動関数が観察によって収縮するのかは謎のままなのである。

■弦理論（ひも理論）は正しいかどうか？

　素粒子が粒のようなモノではなく、一次元的に振動している紐のようなモノであるならば、いくつもの物理の法則をもっと簡単に説明することができるようになる。想像しにくいならば小さな輪ゴムやゴム紐がはじかれて振動していると考えると、少しはわかりやすくなるといわれている。

　弦理論によれば、時空を支配する物理の法則と、一般相対性理論と、物理学上の基本的な4種類の力の法則は、弦理論によってひとつの法則に収束することができる。宇宙は10次元もしくは11次元でできていて、3次元プラス時間以外の次元はコンパクト化されてしまっていて認知できないとされる弦理論では、物理学上の多くの謎を解くことができるという。ある意味、究極の素粒子論でもあるのだ。

　しかし、そのひもは原子核の1兆の10億乗分の1というサイズであるとされるので、観察・確認することなどは不可能なのである。はたして、その理論が正しいのか正しくないのかは、まだわかっていない。

■カオスに秩序はあるのか？

　実は、水や空気、その他さまざまな液体や気体の動きについては、物理学的にその動き方を解くための完璧な関数や方程式がまだない。流体の運動についてのナビエ・ストークス方程式と呼ばれる微分方程式がそれに近いとされているが、物理学的にも数学的にも不完全で、初期条件を与えなければ計算をすることはできない。物理的、数学的な見地に立てばカオスの性質はまだ理解されていないのである。

　もし、このカオスが解明できれば天候を100％の正確さで予測することも可能になるといわれているが、現時点ではまだまだ未知の領域ということである。
（文＝高夏五道）

参考：「Disclose.tv」ほか

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