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(25.9.24) NHK 神の数式その1 「この世はなんで作られているか」

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(四季の道のキノコ)
 
  NHKは実に難しい番組を作るのが好きだ。前にリーマン予想ポアンカレ予想の番組を放映したが、今度は「神の数式」だという。
この宇宙の成り立ちを統一的に説明できる数式への挑戦を物理学者がここ100年でどのようにたどってきたかを追った番組だが、私のような物理音痴にとっては見ているのも苦難だった。

注)前にポアンカレ予想とリーマン予想の記事は書いておいた。
ポアンカレ予想:http://yamazakijirou.cocolog-nifty.com/blog/2009/12/21123-nhk-f7b1.html
リーマン予想:http://yamazakijirou.cocolog-nifty.com/blog/2009/11/211123-nhk.html

 何しろ私の知識は「物質の最小単位は原子で、それは電子と原子核からなり、さらに原子核は陽子と中性子からなる」という段階にとどまっているのに、現在物理学は原子を構成する素粒子電子、ニュートリノ、クオーク、ヒッグス粒子からなるところまで突き止めている。
2010年にヒッグス粒子が発見されてこれですべての素粒子(物質の構成要素)がそろったと大々的に発表されていたが、私などはヒッグス粒子と言われてもそれが何なのかさっぱり分からなかった。

注)ヒッグス粒子が発見された時の記事は以下参照
http://yamazakijirounew.cocolog-nifty.com/blog/2012/07/post-b3a6.html

 しかし物理学者は私の知識不足をしり目に次々と宇宙の設計図を数式で表すことに熱中してきた。
当初物理学者は実験と観測結果を数式に置き換えて神の摂理を探ろうとしていたが、ある段階でこの方法の壁に突き当たった。
これでは実験ができなければ神の摂理を知ることができない
1920年代というから今から100年も前の話だが、この限界に果敢に挑戦を始めた物理学者がいた。

 イギリスの物理学者ポール・ディラックで、彼は実験や観測が不可能でもある種の前提を設ければ神の数式を導き出すことができ、この数式を使用すればまだ発見されていない素粒子の存在までもが予測できることに気が付いた。
その前提とは対照性のことだという。
対称性にはいくつかあり、たとえば座標軸を回転させても数式が成り立つ場合を回転対称性といい、一方座標軸を横に移動させても成り立つ場合を並進対称性と言い、時間と空間が一致する場合をローレンツ対称性というのだそうだ。

 私などは回転対称性円の公式はXY座標を回転させても成り立っている)程度は理解できても、時間と空間の一致など言われたらさっぱりだ。
ディラックの方程式とは上記の回転対称性、並進対称性、ローレンツ対称性を持った数式で、これによって当時知られていなかった電子以外のニュートリノやクオークの存在を予測していた。
ある物理学者はこのディラックの方程式を見てあまりの美しさに涙を流していたが、私もその難しさに涙を流した。

 このディラックの方程式は素粒子の存在を予測したものだが、次に素粒子の中の電子と原子核の間の電磁気力を予測する方程式に物理学者は挑戦し始めた。
電磁気力とは電子を原子核の周りに回らせる力であるが、この方程式を得るためにはさらにゲージ対称性を方程式が満たしていないといけない。
このあたりの説明になると私などはパニックで、「ゲージ対称性などと言われても理解できん」とさじを投げだしたくなったが、ブログを記載するために我慢して番組を見ていた。

 この電磁気学の方程式は原爆の父と言われたオッペンハイマーが発見している。
もっともこの方程式で計算すると電子のエネルギーが無限大になってしまい、それでは「あらゆる物質が存在しないこと」になってしまうのだという。
この問題を解決したのが日本の誇る物理学者朝永振一郎でオッペンハイマーの無限大を解決したことでノーベル物理学賞を得ている。
もっとも私には朝永振一郎がどのようにしてこの問題を解決したのか理解できなかった。

 番組はさらに続き「強い核力」や「弱い核力」さらに「ヒッグス粒子の想定」等まで説明していたが、 このブログは物理学の講義をしている訳でないのでこのあたりで説明はやめる(気になる人は実際に番組を見てみること)。
しかしディラックが「物理法則は数学的に美しくなければならない」と気が付いたのは卓見だったと思う。
そしてその美しさは対称性にあるというのは私の理解の外だが、さすが天才物理学者だけあってすごいことに気づくものだ。
実は私は前から数学の公式や物理学の法則がとてもスマートで美しいことに驚いていた(理解できなくても驚くことはできる)。
なぜ公式や法則はこんなにシンプルで美しいのだろう・・・・・・・・・

 この番組は2部に分かれていて次の2部が佳境だと放送では宣伝していたので見ることにするが、かなり気が思い。
しょうがない、ブログを書くためだ、見ることにするか・・・・」という感じだ。
それにしてもこうした番組を作ってしまうNHKには本当に脱帽だ。
視聴者が理解できようができまいが、人類にとり必要である以上放送する価値は絶対にあると自信満々だ。
こうした放送局は世界広しと言えどNHKとイギリスのBBCしか存在しない。

(別件)ちはら台・おゆみ野ハーフ・フルマラソン開催のお知らせ。

以下の日程でハーフ・フルマラソンを開催します。

・日程 10月6日(日) 10時スタート
・集合場所 ちはら台かずさの道 ちはら台走友会集合場所(地図添付)
・コース  ちはら台のかずさの道とおゆみ野の四季の道を使用(地図参照)

https://maps.google.co.jp/maps?hl=ja&tab=wl

・参加費用 300円(ゼッケン代と飲み物代)
・参加資格 高校生以上ならだれでも可
・ルール 1か所信号があります。交通規則を守って赤信号では停止(この間の時間はネットタイムに含めませんので、各自時計を止めて調整)
・結果はこのブログに掲載します。
・その他 雨天決行ですので走る人は各自雨具等を用意して走ってください。

*人数確認のため参加予定者はこのブログのメールかコメントを使用して、氏名、年齢、住所を連絡していただけると幸いです(ちはら台走友会のメンバーはその必要はありません



 

 

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