できれば、数式とか抜きで回答いただければありがたいです。

質問

できれば、数式とか抜きで回答いただければありがたいです。
私は高校も大学も文系でしたが、物理学とかにも割と興味があります。以前、ニュートン別冊の「みるみるわかる量子力学」という本を買って何度か読み返しています。そこで質問です。宇宙の始まりは無から生じたというのが最近の定説だそうですが、「時間」も「空間」も存在しない「無」という状態が存在するということでしょうか？存在しない状態が存在する？その本では「不確定性原理により、無の状態も無のままではいられない・・・」とありますが、「無のままではいられない」というよりは「無の状態がありえない」ということではないのでしょうか？単なる言葉遊びのようでもありますが、気になります。どう理解すればいいのでしょうか。

回答No.1

puyo3155 · ベストアンサー

だれにもわかりません。宇宙のはじまり、エネルギー、物質、いろいろな理論があります。しかし、そのすべては、宇宙の始まりという壮大なテーマにおいては、すべて断片的な説明のツールにしかなりえないのが現状です。

ただ、批判を承知で、いくつかの理論をはしょって抜き出してみると・・・

・　相対性理論で、質量とエネルギーは等価であることがわかった。
・　ビックバンの仮説にもとづくと、宇宙は点から始まり、急激に膨張して冷えた。
・　宇宙の瞬間莫大なエネルギーが存在し、多様な素粒子が生まれ、冷えていくなかで物質となった。
・　何もない真空で、突然素粒子が生まれたり、消えたりすることがわかってきた。
・　そういう素粒子が、質量、重力、エネルギーなどの減少に深くかかわっていることもわかってきた。

これらを組み合わせると、無（何もない状況）から、エネルギーが生まれるような現象がおきて、それが突然膨張をはじめ、冷えて物質として固定した。もともと、エネルギーと質量が同じことが発見されたのも、納得がいくね！だってもとは同じなんだから。

という論理構築が大まかに理解できると思います。

さて、質問の答えですが・・・

「時間」も「空間」も存在しない「無」という状態が存在するということでしょうか？
＞　存在するかどうかはだれにも、わかりません。ただ、そう考えうるということですね。

存在しない状態が存在する？その本では「不確定性原理により、無の状態も無のままではいられない・・・」とありますが、「無のままではいられない」というよりは「無の状態がありえない」ということではないのでしょうか？

＞　これは、本の表現をそのまま理解するほうが正しい。無の状態がありえないというような、理屈で断定しうるレベルの問題ではないのです。断定すれば間違いになる。不確定性原理・・・云々は、（量子論の概念をある程度知っている前提で話しますが）、無の状態から、何らかのきっかけで、という先ほどの論理の必然性を、不確定原理に求めているということ。無さえも、不確定なのだから、無のままではいられず、その結果、先ほどの論理が必然に起こる！と言っているわけです。でも、これとて、無そのものは何かに答えてはいないのです。

単なる言葉遊びのようでもありますが、気になります。どう理解すればいいのでしょうか。

＞というわけで、本質的な理解をする必要はない、だってわかっていないことだから。ただ、論理の構成と、何がわかって、何がわかっていないか。なにが、理論で、何が仮説なのか？それを理解するのが重要だと思います。ここでは、無とはなにか？については、まだ何もわかっておらず、その後の現象にすんなりとつながりやすいことを、知恵を絞って見つけているということです。

回答No.4

isa-98

真空からは電子と陽電子が出現して対消滅するので、無ではありません。

去年からとんでも事態になってるんですよ。つ＾＿＾）つ
http://www.astroarts.co.jp/news/2009/05/04himiko/index-j.shtml

ビックバン間違ってるかもしんねー。＾＾；

回答No.3

noname#160321

>「不確定性原理により、無の状態も無のままではいられない・・・」とありますが、「無のままではいられない」というよりは「無の状態がありえない」ということではないのでしょうか？
時間も存在しないので「充分長い時間」という表現は自己矛盾ですが、ひとたび無から有が生じてしまったらそれはもう「無ではない」と言うべきでしょうし、そうすると完全な無はいつか(これも自己矛盾な表現)有にならざるを得ないことになります。
ひとたび有になったら「ビッグバン」になってしまいます。

回答No.2

sewingcough

数式とか抜きで説明するのはちょっと難しいですが、
頑張ってみます・・・なるべく手短に（笑）

> 宇宙の始まりは無から生じたというのが最近の定説だそうですが、
> 「時間」も「空間」も存在しない「無」という状態が存在するということでしょうか？
> 存在しない状態が存在する？
「無」といってしまうとちょっと語弊があります。
量子力学で言う「真空」から生じたというべきでしょう。
その昔、ディラックっていう頭のいい物理学者がいまして、
負のエネルギーというものを発見？しました。おかげで「真空」を
「負のエネルギーの状態が全て占拠されており、
正のエネルギー状態は占拠されていない状態。」
と定義することができました。そこから宇宙が生まれます。
我々が発想する「無」とはかなり様子が違っています。

> その本では「不確定性原理により、無の状態も無のままではいられない・・・」
> とありますが、「無のままではいられない」というよりは
> 「無の状態がありえない」ということではないのでしょうか？
「無のままではいられない」と言った方が正確だと思います。
「不確定性原理により」っていうのは、
例えば時間とエネルギーの不確定性と考えるといいでしょう。
つまり、時間を確定しようとするとエネルギーが不確定になり、
エネルギーを確定しようとすると時間が不確定になるわけですが、
「無」の状態にとどまってしまうと、エネルギーが常にゼロとなり
時間もエネルギーも確定することができてしまいます。
しかし、それはエネルギーと時間の性質上起こりえません。
そういうわけで、最低のエネルギー状態でもエネルギーが
高くなったり低くなったりしていると予想されました。
これを「零点振動」といいます。

じゃあ「真空の零点振動」っていったい何なの？といいますと、
「真空」において起こる素粒子の生成・消滅のことです。
ここでまた不確定性原理に戻るわけですが、
時間とエネルギーが同時に確定しちゃいけない、ということは、
つまりもの凄く短い時間ならばエネルギー保存則が破れてもＯＫ
ということを意味します。それがだいたい10^-19秒といわれています。
このくらい短い時間の間に素粒子とその反粒子が生成・消滅する
というのです。かなり眉唾臭い妄想？ですよね。

しかし、1997年にロスアラモス研究所のラモローって人が
これを実験で検証してしまいました。
真空で零点振動が起こるとすると、
カシミール効果という不思議な現象が起こるんですが、
これを実験的に計測してしまったわけです。ですので
もはや「真空の零点振動」妄想ではなく実験事実になりました。
カシミール効果とかカシミール力については結構おもしろくて、
話としては数式が無くても理解できる解りやすい話なので
ネットで検索してしらべてみるといいですよ。

とか回答しましたが、私自信もちゃんと理解してるわけはないので
結構デタラメなところがあるかもしれません。
でも大まかにはこんな感じだったと思います。