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必ず4でできている私たちの不四議な世界

JBpress 8/25(木) 6:10配信

■ ふしぎの「し」は「4」のこと

 宇宙とは何か?  数とは何か?  生命とは何か?  科学は根源を探究します。究極の謎に挑戦し続けてきた物理学、数学そして生物学。

 4つの力の統一こそが物理学の夢であり、その統一理論に私たちの宇宙は4次元時空の謎が関係してきます。

 4つの色だけで地図の塗り分けが可能か。4色問題はグラフ理論へ翻訳され4色定理として解決されました。4つの塩基配列が支配する生命の設計図。自らのすべての塩基配列を読むという偉業を達成した我々ホモ・サピエンス。

 根源の探究を使命とする科学はかくして「4」の発見に至りました。物理学、数学、生物学の「4」の物語を振り返ってみましょう。

■ 物理学「4」の物語 4つの力を統一せよ! 

 これまでの物理学は、宇宙は「もの」と「力」でできていることを説明することに成功しました。「もの」は原子から成り立ち、「力」は重力、電磁気力、弱い力、強い力という4つに分類されることが明らかにされてきました。

 アインシュタインの「奇跡の1905年」から始まる20世紀の物理学。その大躍進は私たちの宇宙観・自然観を大幅に変えました。

 「もの」の根源として「素粒子」が発見されました。すると、「力」も「素粒子」によって説明できるという「場の理論」の建設が始まりました。

 重力とはニュートンの万有引力のことです。ニュートンは月とリンゴに働く力に本質的な違いはないことを見抜きました。天上界と地上界の統一を数理的に成し遂げたのが天才ニュートンです。

 ファラデーが発見した電気力と磁気力の関係は、マクスウェルによってまたも数理的に見事な方程式にまとめ上げられ電磁気力と呼ばれる新しい力に統一されました。

 私たちの時空には、電気力を伝搬する電場の性質と磁力を伝搬する磁場の性質があります。そしてこの電場と磁場が相互の場を作り出す仕組みが「電磁場」でありそこに存在するのが電磁波つまり電波です。

 マクスウェルの方程式から、電磁波の伝搬速度が一定の速度をもつことが分かり実はそれが光速であるという驚くべき結論が導かれました。そうして出来上がったのが光速度一定を仮定とした理論が、アインシュタインの特殊相対性理論です。

 その後、素粒子加速器という強力な助っ人とともに発展した素粒子物理学は原子内部に隠された驚異の構造を次々と明らかにしていきます。弱い力と強い力という核力の発見です。

 物理学者はもてる限りのアイディアと知り得る限りの数学を駆使して素粒子世界にある調和の法則を探し続けました。例えば、超弦理論の起源である弦理論は我らが南部陽一郎によって考え出されたもので、「ストリング」という言葉を最初に使ったのも彼です。

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最終更新:8/26(金) 20:05

JBpress

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