【宇宙/時間】「卓上ビッグバン」と時空の研究

画像：宇宙のタイムライン
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/CMB_Timeline300_no_WMAP.jpg

メリーランド大学には、「ビッグバンのデスクトップ・モデル」が存在している。

とはいってもこの装置は、ビッグバンの爆発それ自体をシミュレーションするのではなく、ビッグバンにおいて
光と時間がどのように振る舞うかについてをシミュレーションするものだ。

メリーランド大学のIgor Smolyaninov氏と洪玉珠氏[現在の所属は中国の中山大学] (ともに電気工学)の作成した
「ビッグバンのシミュレーション」は、「メタマテリアル」という聞き慣れない素材を用いている。(論文は
『Physical Review Letters』に提出された)

メタマテリアルは、複数の異なる物質を何層も重ねて、光が通常とは異なる形で屈折するようにしたものだ。
「光学迷彩(日本語版記事)」や「空中浮揚(日本語版記事)」、「完全なレンズ」などさまざまな利用法が研究されているが、
しばらく前からは、メタマテリアルが宇宙現象を模倣しうることも理解されている。恒星の周りを公転する惑星や、
ブラックホールに閉じ込められた光(日本語版記事)などを再現できるというのだ。[リンク先過去記事によると、
メタマテリアルを使って、「あらゆる方向から来るマイクロ波放射を完全に吸収して、そのエネルギーを熱に変える」
装置を作成したという]

実験室の中で「おもちゃサイズの宇宙」を作成すれば、物理学者らは時空の特性について、通常では不可能な
さまざまな実験を行なうことができる。 Smolyaninov氏と洪氏の作成したモデルによって、物理学の世界において
「熱力学的な時間の矢」[「時間における熱力学的な非対称性」]と呼ばれる長年の問題を研究できるようになるかもしれない。

（続く）

http://wiredvision.jp/news/201104/2011041422.html
http://www.wired.com/wiredscience/2011/04/big-bang-in-a-box/

ほとんどの物理学の法則は、時間が前に進んでも後ろに戻っても同じように当てはまるのだが、熱力学第二法則は
そうでない。拡散の程度[エントロピー]は、時間とともに必ず増大するという法則だ。人が若返ることがなく、
割れた卵が元へ戻ることがない理由はこの法則に起因する。

もう1つの例外は「宇宙論的な時間の矢」と呼ばれるもので、この矢はビッグバンを起点とし、宇宙の拡大する方向
を向いている。この矢は「熱力学の矢」と関連しており、宇宙の熱的死[エントロピーが増大し続ける結果、全ての
エネルギーが均等に分布する状態]の方向を向いていると考えられている。しかし、もし宇宙が「ビッグクランチ」
によって終焉を迎えるという説が正しければ、この矢はいつか向きを変える可能性がある。

[ビッグクランチ説によると、宇宙全体に含まれる質量(エネルギー)がある値よりも大きい場合には、自身の持つ重力
によって、いずれ膨張から収縮に転じ、宇宙にある全ての物質と時空は、無次元の特異点に収束すると考えられている。
ただし、現在のさまざまな観測結果によると、宇宙のエネルギー密度は臨界密度にきわめて近く、したがってビッグクランチ
は起こらずに宇宙は永遠に膨張し続けるという考えが有力となっている]

「統計的な時間の矢と宇宙論的な時間の矢は関わりあっていると一般に信じられているが、われわれはビッグバンを再現
してこの関係を証明することはできない」と、研究チームは書いている。ところがメタマテリアルを使えば、研究室の机の上で
ビッグバンを再現して実験が行なえるというのだ。

画像：Igor Smolyaninov
http://www.wired.com/images_blogs/wiredscience/2011/04/IgorSmolyaninov-metabigbang.jpg

このような、「デスクトップ版のビッグバン」を作成するのに、研究チームはアクリルと金の薄片を利用した。
レーザー光が金に当たると、プラズモンという自由電子の波を励起する。

メタマテリアルの表面を伝わっていくプラズモンの通り道を示す数学モデルは、重い粒子が平坦なミンコフスキー
空間を動く通り道を示す数学モデルと同じだ。ミンコフスキー空間とは、空間と時間を組み合わせた4次元の枠組を指す。
「メタマテリアルによるビッグバン」内部を通る光が辿る道は、物理学者が「世界線」[四次元時空の中である粒子が動く経路]
と呼ぶ時空にプロットされた、1つの粒子の行く末を表すことになる。

研究チームがメタマテリアルに緑のレーザー光を照射したところ、ある1ヵ所を起点に、プラズモンの三角形が広がって
いくのを確認できた。つまり、「おもちゃサイズのビッグバン」は、拡大する宇宙の世界線を再現していた。

（続く）

ビックバンは韓国人

メタマテリアルは完全ではないので、光線は広がるにつれ、ひずんだり相互作用を起こしたりする。このことで、エントロピー
の大雑把なモデルとなり、熱力学の時間の矢が再現される、とSmolyaninov氏は語る。一方で、世界線は「宇宙論的な時間の矢」
のモデルになる。メタマテリアルにおいては、どちらの時間の矢も一方向[不可逆]だった。

研究チームはまた、このモデルにおいてタイムトラベルが可能かどうかを検討した。当初、Smolyaninov氏はタイムトラベルは
簡単だろうと考えていた。光が円を描いて動くようなメタマテリアルを作成すれば、この光は時間に沿って動く粒子と数学的には
同一なので、プラズモンを円を描く軌道に乗せてしまえば、出発したのと同じ時点に戻ってくることになるだろう、と思ったのだ。

だが、実際はもっと複雑だということが明らかになった。Smolyaninov氏らの時空モデルにおいては、特定の波長と極性を備えた
光しか使えなかったのだ。時間に沿って動く粒子と同じふるまいをする光の場合は、円を描く軌道に乗せるのは不可能だった。

「このモデルでは、タイムトラベルは不可能なように見える」とSmolyaninov氏は語る。

一方、ノースウェスタン大学のCheng Sun氏は、プラズモンの通り道と、宇宙の膨張の間のアナロジーについて、疑問を持っている。
Smolyaninov氏は、モデルは完全とは言えないが、それを研究することで学べることがあり、さらに適切な疑問を持つことができると述べている。

日本語版：ガリレオ-江藤千夏／合原弘子

（終わり）

http://wiredvision.jp/news/201104/2011041422.html
http://www.wired.com/wiredscience/2011/04/big-bang-in-a-box/

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　　　　 　 : 　,>　｀´￣｀´　<　 ′　　　　
.　　　　 　 Ｖ　 　 　 　 　 　 Ｖ　　　 依頼ありました。
.　　　　 　 i{　●　 　 　 ●　}i　　　　http://toki.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1302789490/3
　　　　 　 八　 　 ､_,_, 　 　 八　　 　 わけがわからないよ。
. 　 　 　 /　个 . ＿　 ＿ . 个 ', 　　　
　　　＿/ 　 il 　 ,'　　　 '.　 li　 ',＿

コンピュータでシミュレーションできることだけど、わざわざアナログモデルを作ってみま
した、って話

モデルが不完全だから、特に意味はない

NASAが先程発表!!!
地球から５００光年先で宇宙内ビックバンが発生
光速の３００倍で膨張中
２０１２年１２月に太陽系到達、地球は消滅するそうです。

なるほどね

なるほどね

こういうトンデモ論がありますよってだけやん
クソスレたてるな

ビックバンは韓国系物理学者「火・狗蛮」が開発した

フェッセンデンの宇宙か

机上のクーロン

うんこバン

>論文は『Physical Review Letters』に提出された

『Physical Review Letters』
>>6
＝特に意味はない論文を載せる学術誌
>>10
＝トンデモ論を載せる学術誌

>>1

日本語でＯＫ

>>1

日本語でＯＫ

真央の犬がエアロという事は理解できた

大韓帝国の創生が抜けてるぞ！

今われわれのいる宇宙は、前の宇宙のマッドサイエンティストが
研究室で再現したビッグバンから始まったんだよね。

真央菩薩がこの宇宙を創ったということは理解できた

第二次成長期の女の子の感情からエントロピーを超越するエネルギーを抽出することは可能らしいな

>>20
うん。誰も気付いていないが次世代の宇宙を創造(神の一突き)する
のは進化した生命体だってことだ。だから宇宙に生命が発生するのは
存続のために必要かつ自然なことだと言ってみるby教祖
　ぴよぴよ
　 ／￣ ヽ
　 |^◇^　ヽ
　（　　　　 ）
　　''ゝ'''ゝ´

こんにちはワン！ボクはプラズモン！

>>1
なるほどすごいよくわからないです

>>20
フェッセンデン乙

【メタマテリアル】の
卓上ビックバンも分かりにくいけど
空中浮揚もよくわからん
　　　　↓
http://wiredvision.jp/news/200708/2007081623.html

【メタマテリアル】にエロイ人誰か分かりやすく教えて！

時間は光速不変の原理によって時間のほうが光速に支配される。
つまり光速が超えられないならビックバン変化時間のほうが光速に
支配されてしまう。

チョンスレで見たような図だ

ミノフスキー空間

現在の物理学には今が存在しない。
相対性理論も量子力学も、過去と未来と今を区別しない。

今を特別な時間とする物理法則はまったく存在しない。
物理法則が完成していない為か、今は脳の錯覚なのか。

お片付けの悪い子供の机のことかとおもたら、
なーんだ、こんな話か＠文系ｗ

アニメで分かりやすく説明してくれ

前から知ってたけどな
やっと俺に追いついてきたか

原発不要論

で検索すれば隠されてきた知られざる恐るべき事実がよく分かるよ。

時間なんて存在しねーよ
存在するんなら証明してみろよ
証明可能なのはすべて過去の事象についてのみ

過去はあるが、時間の流れは不可逆だから今現在存在はしてない

今時否定されたビッククランチがあるとか思ってる時点でアウトな記事。

宇宙の膨張は減速するとか思われてたので（そりゃビッグバン時の
エネルギーが拡散すれば膨張は止まるわな）そんな説もあったが
観測したらなな、なんと、宇宙の膨張速度は加速してんじゃん、
じゃ、このエネルギーって一体どこから来てるん？
って段階じゃん？

今はワケワカランからダークエネルギーって言ってるけど、
場が広まっても場のエネルギーは薄まらないので、
誰かさんが補充してんのか？って言われてる罠。

今人類が発見したすべてのエネルギーや物質を総合計しても
今の宇宙のエネルギーの数パーセントにしか見合わなくて
殆どがダークマターとダークエネルギーで保存されてて
まだ人類は全然それが見えてませんでした、という結果だよな。

わけわかんねーな。

>>7
光速の300倍の速度の物を、到達前にどうやって観測したかって話だよな

>>39
それよりもビックバンに突っ込んであげろよ・・・

エル・プサイ・コングルゥ

それより今年の秋頃から地球に降り注ぐ彗星からの塵が心配なのだが、ニュースにもならんな

>>38
破綻した理論を埋めるための物質＝ダークマター

もう、めんどうだから、神が創りましたでいいよｗｗｗｗｗ

暗黒物質なんて仮定しなくてもＭＯＮＤで説明がつくから大丈夫なんですよ

南部陽一郎博士は、歴史に残る天才です。アインシュタイン級です。
あまりにも画期的な理論のために、誰も信じなかった。今も物理学者は理解できない。
湯川・朝永の京都学派から認められず、長期間、不遇だった。
ノーベル賞は８８才の２００９年だった。（非常に遅すぎた）
ガッチャマンの南部博士

水面の波を観測すればプラズモンの挙動も解明できると言ってるようなものじゃないのか？これは。
類型からヒントを得られる可能性もあるってのは同意できるけどさ。

ダークマターもダークエネルギーも
正体がわからないからダークなので、
未知の物質とは限らないんだよね

ビッグバン以前のそこには何があったのか気になる

全く理解出来てないのにレスが最低200くらいされるのが科学ニュース＋板

>>49
その、言外に「理解してない奴は書き込むな」という思いが見え隠れするレスは感心しないな。
「税金を納めてない奴は政治に口だすな」　「字の書けない奴は投票するな」
すべて根底は同じ発想だ。

「メタマテリアル」ってなんなんだよ

メタマテがリアルなんだよ。

違うんだな。
メタが、待てとリアルに言ってるんだ、これは。

つまり、パラレルワールドは実在するって事だよな

> 研究チームはまた、このモデルにおいてタイムトラベルが可能かどうかを検討した。当初、Smolyaninov氏はタイムトラベルは
> 簡単だろうと考えていた。光が円を描いて動くようなメタマテリアルを作成すれば、この光は時間に沿って動く粒子と数学的には
> 同一なので、プラズモンを円を描く軌道に乗せてしまえば、出発したのと同じ時点に戻ってくることになるだろう、と思ったのだ。
> だが、実際はもっと複雑だということが明らかになった。Smolyaninov氏らの時空モデルにおいては、特定の波長と極性を備えた
> 光しか使えなかったのだ。時間に沿って動く粒子と同じふるまいをする光の場合は、円を描く軌道に乗せるのは不可能だった。
これはマレットのタイムマシンのことなのかな
あれには結構期待してるから実現して欲しいなぁ

wiredだからなあ。科学の現場から離れて久しいと、判断しづらいよ
たまにマトモなのが入ってるから手に負えない

何となくわかるようで全くわからないけど楽しそうだなあ
>>時間に沿って動く粒子と同じふるまいをする光の場合は、円を描く軌道に乗せるのは不可能だった
とか、もしモデルのせいでそうなるのだとしたら、検証するのに使えるってことかもしれないんじゃないの？
いろいろ作って試せて面白そう

>>54
量子論では主流としてコペンハーゲン解釈と多世界解釈があるが
多世界解釈がいわゆるパラレルワールド的な解釈

この２つは矛盾しないので(同じ事象を違う見方をしただけ)
パラレルワールドは十分考えられる。が俺らが物質である限り確かめる術がない

のび太の卓上ビッグバン