模様眺め

3DCGと模様と宇宙

次元宇宙

2008-01-23 01:58:31 | 宇宙論

 一次元粒子が光、二次元粒子が電子、三次元粒子が陽子および中性子だとすると、四次元粒子はどこにあるのだろうか? 身近なところで思い当たるのは太陽だが、核融合で説明される恒星は想像もつかないというほどではなく、見た目も役割も三次元構造体の域を出ていないように思われる。
 となると、宇宙の最も身近なところで、四次元粒子と呼びうる構造体は、あとは銀河しかない。
 図に示したように、四次元粒子は中心に四次元重力の力動域をもち、四次元構造の影響域を3つもっていると考えられる。そこでは三次元粒子が今も生成されており、上下の影響域の干渉を受けて渦状の疎密をつくり、やがて密部で星々が生まれ、天の川の輝きのもと生命を育む…それが四次元粒子としての銀河像である。

 宇宙は想像を絶する大きさと広がりをもっている。しかしそれも、銀河が一つの四次元粒子だと考えると、少しは納得のいくところで解釈できるようになる。銀河内の原子の数はあまりにも多すぎるが、電磁波の量と比べると、日頃から太陽の光を浴びている我々にとっては、多すぎる以上のものとは思えない。そして、宇宙には無数の銀河があるが、一次元粒子の数に対する三次元粒子の数と比較して、三次元粒子の数に対する四次元粒子つまり銀河の数はさほど多いという感じではなく、むしろそんなものかという程度の感慨に落ち着く。
 三次元の塵の集まりからしてみれば不必要に広いと思われる恒星と恒星との遥かな間も、四次元のふるまいならば納得がいく。原子のあり方に対して、原子あるいは原子核の大きさは非常に小さいものであることを思い出せばいい。星間の何もない真空にあるのは四次元の隔たりと言えるのかもしれない。


トポロジー

2008-01-23 01:55:36 | 宇宙論

 ここで参考までに、トポロジーを使って次元粒子の説明を補足する。といっても、私もそんなにトポロジーに詳しいわけではないのだが。
 まず、トポロジーでは球とドーナツ型が区別されている。たしかに切り貼りしなければどう変形させても球はドーナツにならないしドーナツも球にならない。同様の理由で一つ穴、二つ穴…複数穴のドーナツが区別される。
 そこで思ったのが、球の中に一つだけ泡がある形状も、ドーナツとまったく同じように区別できるのではないかということである。泡のある形状はただの球ともドーナツとも違う、いわば三次元に空いた穴。そしてドーナツは、究極的に二次元に集約したとすれば、まさに二次元に空いた穴とみなせる。さらにこれを相対的に形を空、穴を実というように反転したとすれば、次元空間に空いた穴や泡が粒子をなしていると見ることができる。

Picum05

 このことから、四次元にとっての三次元粒子は、三次元での平面にできた穴のような存在であることが予測される。


次元粒子

2008-01-23 01:51:54 | 宇宙論

 光の波にあたる性質がその内に納めることができるなら、一定速度で直進する粒子は一次元のベクトルだけで表せるはずだ。それは、相対的には、周囲を引きつける力とも、常にその方向に落ちる力とも見ることができる。アインシュタインの相対性理論の初歩では、相対性を行き違う乗り物で例えたり、重力を落下で例えたりする。
 光の移動が重力に相当するものであるならば、質量をもつ粒子の重力は三次元の全方向に働く球状の力動で表される。そして、一次元と三次元があるなら二次元もあるだろうと考えると、ちょうど電子がそれにあたるのではないか。
 結論からいうと、以下の通りである。

Picum04_2

 力動域というのは光の移動や粒子の重力・質量に相当するもので、相対性理論でアインシュタインが考え出したという重力を表すメッシュ状の空間の歪みで考えるとわかりやすい。
 影響域というのは光の波や電子の磁場に相当するもので、力動だけでは何も起こらないところに想定した、各次元の粒子がもつその他の性質と考えてもらいたい。その影響とは"回転"である。