アインシュタインの重力理論は、量子物理学とうまく調和しません。 Fay Dowker 教授などの理論物理学者は、量子重力を実現する理論の作成に取り組んでいます。彼女はエイミー・バレットに、なぜ間違っていることがコンセンサスに到達するためのステップであるかを話します.
現在取り組んでいることは何ですか?
私は量子重力の問題に取り組んでいますが、量子重力の理論はまだないため、これは問題であり、理論ではありません。したがって、課題はそれを見つけることです。
物理学における現在の 2 つの最良の基本理論は互いに互換性がないため、これは問題です。矛盾していると言うのは強い声明ですが、実際にそう言うことを恐れていません.科学は、私たちの現在の理解のさまざまな部分の間の矛盾を見ることによって進歩すると思います。そして、進歩を遂げるためにそれらの矛盾に焦点を当てています。
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したがって、科学は矛盾を許容しますが、永遠ではありません。歴史のどの時点でも、私たちの理解のさまざまな部分の間には常に矛盾があり、それらの矛盾は、より良いことをするために私たちが焦点を当てたいところです.私たちの理解を統一しようとすること。
私が取り組んでいる特定のアプローチは、因果集合論と呼ばれています。因果集合とは、私たちが提案している数学的、離散的、原子的なオブジェクトに私たちが付けた名前にすぎません。
研究の進め方 – あなたにとって 1 日はどのようなものですか?
典型的な一日は、おそらく講義、チュートリアルの準備、博士課程の学生とのプロジェクトについての話し合い、座って、出たばかりの興味深い論文を読むことです。ですから、それは非常に多様であり、それが私の仕事の素晴らしいところの 1 つです。教えているときは、研究について考えたり、教えるための準備をしながら研究を行ったり、学生に会ったりする時間を散在させています。
私は理論物理学者です。つまり、研究室に縛られていないので、ほとんどどこでも研究を行うことができます。私はコンピューターをよく使うので、デスクに座ってコンピューターで書類を読むことがよくあります。
目の前に紙があり、手にペンがないと考えるのが難しいので、計算をしたり、紙にメモを書き留めたりしています。
私の同僚は多くのコンピューターシミュレーションを使用しています。私たちは理論物理学をやっていますが、コンピューターは信じられないほど役に立ちます。人々はコンピューターを使用して、作成中のモデルをシミュレートし、難しい方程式を解きます。多くの場合、コンピューターは私たちができないことを実行できます。
人々はコンピューターを使用して微分方程式を解きます。たとえば、時空の幾何学と構造を支配する方程式であるアインシュタインの方程式です。鉛筆と紙だけで分析的に解決するのは非常に困難です。
そのため、膨大な量の計算能力を使用してこれらの方程式を解かなければなりません。たとえば、ブラック ホールの衝突から発生する重力波がどのような形になるかを知る必要があります。
あなたが解決したい問題に取り組んでいる物理学者は何人ですか?
これは、量子重力に取り組んでいる人々のグローバル コミュニティです。さまざまなアプローチがあります。
私たちはさまざまなアプローチに分かれているため、1 つのヒューリスティックな動機に注目する人もいれば、別の出発点に注目する人もいます。現時点では、実験的な証拠が不足しているため、実際の観察に基づいて導くことは困難です.
私が取り組んでいる因果集合論の創始者は、ラファエル・ソーキンという物理学者です。彼はカナダのウォータールーにある Perimeter Institute で働いており、彼は他の誰よりも理論を進歩させた人物です。
この量子重力の問題を解決することが重要なのはなぜですか?
宇宙に対する私たちの理解を深めようとすることは、科学とは何かの縮図です。そして、私が言ったように、科学は矛盾を容認しますが、それを永遠に容認するわけではありません。したがって、科学は、現在の理解のさまざまな部分の間の矛盾を解決することによって進歩します.
よりよく理解しようとする科学的衝動は、量子重力の理論を見つけようとする私たちの探求を動機づけるものです。量子重力の問題は非常に根本的なものです。時空は、あらゆることが起こるアリーナです。それは私たちの宇宙です。
したがって、量子重力が何であるかはまだわかっていないため、基本的なレベルでより良いことを理解することは、予測できない結果をもたらすに違いありません.それは私たちの生活のあらゆる部分に影響を与えるに違いありません。とはいえ、私が言ったように、それらがどうなるかを予測するのは困難です.
これを理解するには、どれくらいの距離がありますか?
私がそれを知っていたら…（笑）私にはわかりません。将来、宇宙論で何が起こるかに大きく依存すると思います。どんな種類の新しいデータが入ってくるのか. 現時点では、私たちの最良の理論である宇宙論の標準モデルと私たちの観測、特に宇宙の膨張率の観測との間に緊張があり、それを矛盾と呼ぶ人もいます.
そのため、宇宙は膨張しており、銀河は互いに遠ざかりつつあり、その速度を測定することができます。
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その割合は現在、宇宙論の標準モデルと矛盾しています。矛盾は強いですが、実験物理学者は非常に保守的です。彼らは本当に、本当に確信が持てるまで矛盾を発表したくありませんが、私たちの観察と現在使用しているモデルとの間に緊張が高まっています.
それは、宇宙論の標準モデルを改革しなければならないことを示していると思います。それは、量子重力の手がかりになると思います。しかし、わかります。より多くの宇宙論的データが収集されるにつれて、それは今後数年間で起こるかもしれないし、起こらないかもしれないことです.
宇宙論と量子力学について、一般大衆が抱いている誤解はありますか?
公開講演をすると、人々の知識の豊富さに驚かされます。公開講義を行うと、同僚から質問されるよりもはるかに鋭敏で鋭い質問を聴衆から受けることがよくあります。
それは、人が興味を持った時、視野が広がるからだと思います。彼らはもっと疑問を持っています。彼らは一般的に、なぜこれに関心があるのかを知りたがっています。なぜこれをしているのですか？ここでのより広い問題は何ですか？とても楽しんでいます。
人々は非常に鋭敏です:彼らはあなたの議論の矛盾を見つけることができます.
彼らの質問は非常に挑戦的で、多くの場合、特に宇宙論について非常によく知られているため、専門家ではない人と話すのは本当に楽しいです.
量子力学は別の問題ですが、それは人々のせいではなく、興味のある非専門家のせいでもありません。量子力学に関する混乱、そしておそらく誤解は、物理学者のコミュニティ自体が量子力学とそれを理解する方法について合意に達していないためです.
量子力学が 1925 年に作成され、アインシュタインの言葉を借りれば最も成功した物理理論であったことを考えると、これは驚くべき状況ですが、それを理解する方法についてはまだコンセンサスが得られていません。その意味。どういう意味ですか？それはどのような世界像を私たちに与えてくれますか?
これは一般相対性理論とは異なる状況です。一般相対性理論が私たちに与える世界像について、科学界ではコンセンサスがあります。量子力学が私たちに与える世界像について、コンセンサスはありません。さまざまな視点があります。 1 つの見解は、その質問をすることさえ時間の無駄であり、気にするべきではないということです。
しかし、それが本物の重要な物理的な問題であり、私自身もその範疇に含まれると考える人々の間では、さまざまな意見があります。したがって、興味のある非専門家が理解していることは、意見の相違、論争、さまざまな視点があり、量子力学の性質について物理学者によってなされた矛盾した声明がたくさんあるということです.
科学には意見の余地はないと言う人もいるかもしれませんが、それについてどう思いますか?
科学には意見がないと考える人がいることに驚いています。誰がどのようにその印象を得ることができますか？つまり、科学は討論と議論と意見の不一致で繁栄します.
個々の科学者でさえ、彼らの言うことを見ると、彼らの仕事は… それは時間の経過とともに発展します.人々のその後の研究や発言は、以前の研究や発言と一致しない場合があります。そのため、コミュニティとして、私たちは常に互いに議論し、議論しています。
それが科学の仕組みであり、科学の強みでもあります。個人は常に間違っている可能性があります。実際、多くの場合、私たちは間違っていますが、コンセンサスに達することができるため、コミュニティ全体が前進します。私たちはお互いに説得しなければなりません。意見を変えるには、何かの証拠が十分に強力であることをお互いに納得させなければなりません。それが強みです。
あなた自身の科学の旅はどうですか?どのようにして現在の位置にたどり着きましたか?
私が少女で学生だった頃、私は数学にとても興味がありました。学校では物理にあまり興味がなく、数学を勉強するために大学に行きました。その後、3 年目に一般相対性理論を学び、それが大好きになりました。
それ以来、私はそれを愛しており、それは私の知的な旅を支えてきた岩でした.私は学部生にそれを教える機会を得ました。それは喜びであり、特権であり、そうです、それは私の夢のような教育体験でした.
だから、私が物理学に興味を持ち始めたのは学部生のときだけだったという意味で、晩年に物理学に出会ったのだと思います。
量子重力は常に、人が問うことができる最も基本的な質問のように思えました。私は一般相対性理論が好きでしたが、それが私たちの物質に対する理解と一致しないことがわかりました。だから、私はそれを機能させる方法を知りたいと思っていました。世界の量子的性質と重力の理解をどのように調和させるか。
