#ligo

ＴＥＤにて

ガブリエラ・ゴンザレス：LIGOはどのように重力波を見つけたのか - そしてその先は

（詳しくご覧になりたい場合は上記リンクからどうぞ）

アルバート・アインシュタインが、重力波。天体の激しい衝突によって起きた時空のさざ波の存在を予言してから100年以上も後に・・・

LIGOの科学者たちは、ルイジアナとワシントンにある巨大で極めて精密な検出器を用いて重力波の存在を確認しました。

LIGO科学コラボレーションに所属する天体物理学者ガブリエラ・ゴンザレスは、ノーベル賞を授与されたこの素晴らしい発見が、どのように達成されたか。

そして、それが、宇宙の理解にどのような意味をもたらすかについて語ります。（英語ではなく、今回はスペイン語？で話しています）

これは、まだ始まりに過ぎません。

今から100年以上遡った1915年のこと。アインシュタインは、一般相対性理論を発表しました。

これは少し変わった名前ですが、重力を説明する理論です。あらゆる物体や惑星の持つ質量は、それ自体が他の質量を引き付けますが、ニュートンが提唱したような瞬間的に働く引力によるのでは無く

人間、惑星も含めたあらゆる物体が、時空の柔軟な構造に歪みを引き起こすからだという理論です

時空とは、私たちが生きている場所で、また全てのものを互いに関係させている枠組みです。例えば、マットレスに寝そべるとその形が歪むのと似ています。

質量のあるものは動きます。ニュートンの法則に従うからではなく、時空が歪んでおり、わずかに曲がった曲面に沿って動くからです。マットレスが沈んだ分、一緒に寝ている人が寄り添ってくるようなものです。

１年後の1916年。アインシュタインは自身の理論から重力波が存在すること。そして。重力波は、質量のあるものが動くときに生まれることを導き出しました。

例えば、２つの星が、互いの周りを回り系の持つエネルギーを奪う時空の歪みを作り出し、星が互いに近づいていくような場合です。

しかし、彼は同時にこの影響は大変微少なため、計測されることは決してないだろうと考えました。私がお話しするのは、多くの国で研究している数百人もの科学者たちの何十年間におよぶ研究をもとにごく最近、2015年になって、私たちが、重力波を初めて観測することになった。経緯についてです。

長い話になりますが、13億年前に始まります。昔むかし、遥か彼方の銀河で・・・

２つのブラックホールが、互いの周りを回っていました「タンゴを踊って」いたんです。最初はゆっくり。しかし、重力波を発するにしたがって、互いの距離は縮まりスピードを増して、ほぼ光速で周り始めた頃。

これらは１つのブラックホールへと合体し、太陽の60倍の質量になりました。360キロメートル四方の空間に押し込められたそれは、私が住むルイジアナ州の大きさです。私が住むルイジアナ州の大きさです。この驚くべき効果は重力波を生み出し、これが銀河で起こった「抱擁」の知らせを全宇宙へと届けました。

重力波による影響を検知する方法を開発するには長い時間を要しました。距離の変化を検知する方法を用いているからです。縦方向の距離を測るのです。2015年に重力波が地球を通り過ぎた時、あらゆる距離という距離に影響を及ぼしました。

皆さんのお互いとの距離、皆さんと私との距離、私たちの背の高さ、私たちはひとり残らずほんの僅かだけ引き伸ばされ縮められました。

その効果は距離と比例しているという予測でしたが、とても小さなもので私の背の高さよりもずっと長い距離に対しても影響は無に等しいといえるものです。

例えば、地球と太陽の間の距離が、原子１個分の直径ほどの長さしか変化しませんでした。どのように計測できるでしょう？どうやって測ったらいいのでしょう？

50年前、カリフォルニア工科大学とMITの先見の明のある物理学者たち。キップ・ソーン、ロナルド・ドレーバー、レイナー・ワイスは、数キロメートル離れた鏡同士の距離を測るレーザーを用いて正確に距離を測れると考えました。

長い年数をかけて多くの科学者たちが研究を重ね技術とアイデアを発展させました。そして、20年後、今からほぼ30年前になります。彼らはアメリカで２つの重力波検出器、干渉計型重力波検出器をアメリカで造り始めました。

それぞれは４キロの長さで１つはルイジアナ州リビングストンの美しい森の中に。もう１つはワシントン州のハンフォード、砂漠の真ん中にあります

干渉計型重力波検出器にはレーザーが取り付けられており、設備の中央から真空の中を４キロメートル伝わり、鏡に反射して戻って来ます。２つのアームの距離差を測定します。これらの検出器は、極めて感度が高いものです。

世界で最も精度の高い機器です。なぜ２つも作ったのでしょうか？私たちが計測したいシグナルは宇宙からやってきますが、それとは別に鏡は常に動いています。そこで天体物理学的な効果である重力波の影響を区別する必要がありますが、これは両方の検出器に現れるはずなので、どちらか一方の検出器にしか現れない局所的な動きからは区別することができます。

2015年9月。第２世代の技術を用いた検出器を取り付けている途中で当時は未だ我々が求める最適な感度に到達していませんでした。２年後の今もそこに至ったとは言えませんが、私たちはとにかくデータを集めたかったのです。

何かを見つけられるとは思っていませんでしたが、数ヶ月分のデータを集める準備をしていました。その時、我々は自然に驚かされました。2015年9月14日。両方の検出器で重力波が観測されました。

どちらの検出器でも振幅と周波数が増し、そして減少するという繰り返しが観測されました。両方の検出器で同じものが観測されました。これが重力波だったのです。それだけでなくこの波の形を解析してみると、これが10億年以上も前にブラックホールがひとつに合体した時のものだと分かったんです。

これには感動しました。最初は私たちも信じられませんでした。こんなに早く検出できるなどと想像もしていなかったので皆驚きました！！

サイエンスの分野では、こんな奇跡は起きないことがほとんどなので、これが本物の信号だと確認するのに何ヶ月もかけました。誤りだったという可能性の余地を残したくなかったからです。

しかし、それは本物でした。疑いを晴らすかのように検出器は、この年の12月に同じような信号を検出しました。最初のものよりは小さな重力波を観測したのです。最初の重力波は、陽子の1/4000の大きさの変化を４キロメートルの距離に対して生じさせました。

確かに２度目に検出した信号は更に弱いものでしたが、私たちの基準では間違いないと判断できるものでした。実際には、これらの信号は音波ではなく時空のさざ波ですが、この信号でスピーカーを鳴らしてみたいと思います。私たちはこれを「宇宙の音楽」と呼んでいます。

その最初の２つの音を聴いてください。

２つめの短い音は、２つのブラックホールが最期の一瞬に発したもので、その一瞬の内に莫大なエネルギーを放出しました。

太陽３つ分の質量が、あの有名な式に従って変換された大量のエネルギーです「E=mc2」これを覚えていますか？この愛する音楽に合わせて踊り出したい程です。

もう１度聴いて見ましょう。

人々にこう聞かれるようになりました「重力波は何に役立つんですか？それが見つかった今、まだ発見すべきことは残っているのですか」

重力波が何に役立つか？

ボルヘスに「詩は何に役立つんです？」と聞いたら彼はこう聞き返しました「夜明けは何に役立つだろう？コーヒーの匂いは何のためにあるんだろう？」彼の答えはこうでした「詩の目的は喜びです。感情のために生きるためにあるんですよ」

このことと宇宙を理解するということ。つまりこの世の仕組みを知りたいという人間の好奇心とは似ています。記録が残されていない古代から人類は、私たち皆が、子供の時に空を初めて見上げ星を見て不思議に思ったのです。

「星って何だろう？」好奇心は人間らしさなのです。生産性は低いですが最初はみんなそうです。それが科学なんです。

重力波は、今や目的を得たと言えます。重力波は今や目的を得たと言えます。宇宙を探査する新たな手法を得たからです。今までは電磁波によって星の光を見るだけでした。それが今では重力波のような光を発しない宇宙の音を聴けるようになったのです。

ありがとうございます。

でも、これは何かの役に立つでしょうか？重力波から何か新しい技術を生み出せないだろうか？

多分できるでしょう。生産性は低いですが最初はみんなそうです。それには時間がかかるでしょう。私たちは重力波を検出する技術を開発しました。

でも、重力波自体の役立て方を見つけられるのは、量子力学のように、100年後かもしれません。科学から技術を生み出すのには時間がかかります。

それに私たちの目的ではありません。全ての技術は科学から生まれますが、私たちは楽しいから科学するのです。生産性ではありません。これから何が残されているでしょう？たくさんのことです。これは単なる始まりに過ぎません。

検出器の感度を上げれば上げるほど私たちのやるべきことが増えます。ブラックホールも新たに見つかるでしょうし、リストをつくってそれらが幾つあるのか？どこに位置しているのか？どれ程の大きさなのかを記録できます。

異なるタイプの天体も観測できるでしょう。中性子星同士が合体し、ブラックホールが生まれるところを目撃できるようになるでしょう。私たちの銀河系で互いの周りを回る２つの星が、正弦波を発するのを観測することができるでしょう。銀河系での超新星爆発を観測することもできるでしょう。これまで知られていなかったあらゆる天体現象を観測できるでしょう。

私たちはこう考えています。人体にもうひとつ新しい感覚が加わったようだと見ることに加えて聞くことができるようになったのだと。

これは天文学における革新的出来事です。ガリレオが望遠鏡を発明した時や無声映画に音声が加わった時と似ています。これはまだ始まりに過ぎません。

こう思っています。科学の道のりはとても長く楽しく。でも本当に長く。

この国際的な科学者コミュニティから数々の国籍の研究者たちが集まり、チーム一丸となって道を切り開きこの道のりを照らし、時には回り道をしながら宇宙へのハイウェイを造っているようなものです。

ありがとうございました。

次元に関してはこの場合、数学的な次元を前提としています。

次元のコンパクト化の説明の前に、数学的な次元の重要性について、さて、一般相対性理論をカルツァは、電磁気力に応用していきます。

当時は、それが重力以外に考えられる唯一の力でした。つまり、電気や、磁石の引き付けなどを引き起こす力のことです。

ここで空間と時間が歪むこと以外に、もしも次元が歪むことで電磁気力が働くかもしれないことに気づきます。

1926年にオスカークラインも、知覚で見えない次元がある可能性を示します。5 次元化して電磁気力も幾何学として表せるようにしたカルツァ・クライン理論というものです。

カルツァが3次元ではなく、4次元の宇宙における歪みと曲がりを説明する方程式を書き出した時、彼はアインシュタインがすでに３次元で導き出していた方程式を見出しました。それらは、重力を説明するための方程式です。

でも、カルツァは次元がひとつ増えたことによるもうひとつの方程式も見つけました。その方程式を見てみるとそれは正に科学者たちが長年の間。電磁力を表すために使ってきた方程式でした。驚くべきことです。それが、こつぜんと計算結果に現れてきたのです。

こうして、数学的な次元は、空間の量子化を数値的に表現できるようになっていくキッカケになりました。

その後のカルツァ・クライン理論は、無限に存在する次元の形状の一部をカラビ・ヤウ多様体として表現できました。

例えば、手を振って大きな弧を描く時、手のひらは3つの広がった次元の中ではなく、巻き上げられた次元の中を突っ切っています。

もちろん、巻き上げられた次元はとても小さいので、体を動かす間に、こうした次元を1サイクルして出発点に戻ることが繰り返され、その回数は、膨大な数にのぼります。このように次元の広がりが小さいと言う事は、手のような大きな物体が動く余地があまりないと言うことです。

それは結局、平均化されてしまい腕を振った時でも、私たちは巻き上げられたこのような次元を横断し膨大に旅したことに全く気づいていません。

宇宙の大規模構造とは ・・・

銀河系よりも広大な「ラニアケア」という超銀河団の中に、太陽系があるということが、2014年の段階でわかります。私たちの銀河系が、さらに大きな銀河団である「ラニアケア」という超銀河団に属しているという学説を発表してます。

大きさの尺度としては、直径は5億光年、中に存在する銀河の数は10万個とのことです。ラニアケアの質量は太陽1京個分あります。銀河系の中心には超大質量ブラックホールがあり、ラニアケアにはより巨大なブラックホールも存在します。

このようにして、天体望遠鏡とスーパーコンピューターのエクサフロップクラスの処理速度により、判明したデータから銀河と空洞で成り立つ宇宙の地図を「宇宙の大規模構造」と呼んでいます。

（個人的なアイデア）

2022年のノーベル物理学賞の受賞者に、物質を構成する原子や電子のふるまいについて説明する理論「量子力学」の分野で

「量子エンタングルメント」という特殊な現象が起きることを理論や実験を通して示し、量子情報科学という新しい分野の開拓につながる大きな貢献をした。

フランスのパリ・サクレー大学のアラン・アスペ教授、アメリカのクラウザー研究所のジョン・クラウザー博士、オーストリアのウィーン大学のアントン・ザイリンガー教授の3人です。

量子論で有名な「ベルの不等式」などから、ゆらぐ物質の定義についての議論が始まります。

実在論も。

ザイリンガーは「ザイリンガーの原理」でも有名です。

量子論で有名なベルの不等式は、量子レベルでは、観測されるまで、不確定性な量子場という状態が、この世の法則の真実ということを数学で表した（隠れた変数がある場合、多数の測定結果の相関は「ある数値」を超えることはない）

ここから見えない領域を確率的にしか、人間は認識できないと言う限界が、明確に示されたため、場の量子論、ディラック方程式が産みだされるキッカケにもなった。

ディラック方程式は、特殊相対性理論と量子論を融合してます。

これを具体的にある程度言語化する超古代の方法を個人的に研究して知ってるけど秘密です。

不確定性原理とも整合性させるため、このままではコントロールできないから、一度、シュレーディンガー方程式で粒子として量子化する。

こうすると現象も数学で人間に説明できる形にできる。

量子化から、どんなに離れていてもエンタングルメントによって別地点にある量子の情報も状態が確定してしまう特性も生じます。

量子レベルでは、光速を超えて近接作用以外で伝播するとも言える。さらに人工的に情報処理へ応用して、エンタングルメントの構造を量子ゲートとして、活用しようとしてる。

「量子エンタングルメント」（古典力学では見られない多事象間のもつれで、遠隔作用とみまがう相関を生み出す）から始めて

もつれた二体間の一方のみを観測したとき、ホーキング放射からの数学を活用して、どれだけの情報が欠落するのかを測れる「エンタングルメント・エントロピー」で数値化できます。

量子情報理論の基礎となる。小さな量子系が多数集まって大きな系（量子多体系）をなす場合、その中での局所的な相互作用を扱うのは「場の量子論」になります。

量子情報理論の考え方を導入した量子力学の特徴たる量子エンタングルメント。

続いて・・・

仏教の無明にも似ているホーキング放射は、ブラックホール・エントロピーという概念でスーパーストリング理論から数値化されています。

これによって、ブラックはどのくらいブラックか？を計算できます。

ブラックホールの面積増大の法則とエントロピーの必然的増大の法則の類似性はホーキングも気付いていた偶然の一致として。

このブラックホールと熱力学の法則は、ブラックホールの事象地平とエントロピーが方程式で同一視せざるをえないが

同時に、ブラックホールに温度があることにもなるからです。

ブラックホールに温度がある？ブラックホールの物理学の重力法則は、極端な熱力学の法則の書き換えに他ならないことも示している。

エンタングルメントや量子コンピューターの誤り訂正にも応用されている。

カラビヤウ相が、別のカラビヤウ相に変わってしまうことで一度、消滅し、トポロジー的に転化

ホーキング放射によってブラックホールは素粒子に相転移します。アクシオン？

一般相対性理論と量子力学を融合させるツールがスーパーストリング理論で確立している。

航空機の飛行する原理なども・・・

つまり、ベルヌーイの定理は、揚力をどの程度得られるか？を数値化できる。他には、流体全般も扱えるなど応用範囲が広い。

ベルヌーイの式は、流体の速さと圧力と外力のポテンシャルの関係を記述する式で、流体の力学的エネルギー保存則ともみなせる。ダニエル・ベルヌーイによって1738年に発表。

運動方程式からのベルヌーイの定理の完全な導出は、その後、1752年にレオンハルト・オイラーが示している。

完全流体についての条件。これは、非圧縮性と非粘性を持つ流体のこと。

ベルヌーイの定理は、主に現実的な場所では、水道管など経路が固定された内部を隙間なく押し出されていく状態を数値で表現できる方法です。

高温の蒸気なども配管を通して計算を行い数値で表現します。

配管の径は変更せず、蒸気圧力を上げた場合、蒸気の流量は増加します（計算できるので精密に表せます）

逆に、圧力損失等により蒸気圧力が低下した場合、蒸気の流量は減少します（計算できるので精密に表せます）

これら配管内部の「高温の蒸気」「水」の圧力と流量にはある関係性があります。

めんどくさいので圧力計測は静圧を対象としており、静水圧、流水圧、動圧、全圧等を直接測定することは基本的にできません。

「圧力＝静圧」は閉じられ限定された空間内分子の「エネルギー状態」とも読みとれます。

エネルギー保存則なので・・・同時に、「流水圧は動圧との保存則」「静水圧は位置エネルギーとの保存」も表せます。

ベルヌーイの定理は、他にも飛行機の翼の先端など自由度の高く限定のない空間内分子の「エネルギー状態」も計算できます（ゆらぐので計算は非常に難しい）

似たような感じで・・・

開かれた空間内分子の「エネルギー状態」のワームホール。

イメージ的にワームホールも具体的な水道管が配置されているわけではなく、ある経路を通過するためのメカニズムが存在すると言う意味にもなります。

ワームホールとは、アインシュタイン - ローゼンブリッジと言われていて、時空構造上のトポロジー幾何学として考えうる構造の一つ。

また、ホーキング放射にもあるブラックホール内にできるワームホールは、高温の蒸気などが通る自然の配管ともみなして計算しています。

こう仮定することで、初めは計算できない概念を計算できるフレームワークに落とし込んでホーキングはブラックホールを計算しています。

物理学では、新しいことではなく伝統的な手法です。

量子論もボルツマン、マクスウェル、リュードベリー、プランクなどの当時の天才たちが、熱力学を土台としてから最初は構築しています。

その後、量子力学の黎明期に次世代の天才たちが、今の形に発展させています。

お金に色がつかないように、量子にも色はつきません（数学の言葉で裏付）人間が色を定義していく。

お金に色がつかないように、量子にも色はつきません（数学の言葉で裏付）人間が色を定義していく。

お金に色がつかないように、量子にも色はつきません（数学の言葉で裏付）人間が色を定義していく。

テーラワーダ仏教では「色」も定義されていて、「色」とは「五蘊（ごうん）」の一部であり「存在する物や事を視覚で認識」すること。

「色即是空」の「色」です。

「五蘊（ごうん）」は「五根（ごこん）」という身体の感覚器官から執着が生じていると論じています。

偶然の一致か否か？不思議なことに・・・

「量子力学」という分野を開拓し、発展させた三人の物理学者「ニールス・ボーア」「ヴェルナー・ハイゼンベルグ」「エルヴィン・シュレーディンガー」たちは

とても奇妙なことに気がつきました。

素粒子の物理学を究極まで追求していくと、驚いたことに、はるか昔の東洋の賢者たちが説いた哲学に

どんどん接近してしまうのです。

これは何を意味するのでしょうか？

＜おすすめサイト＞

エピソード10 Episode10 - 意識のマップと超大質量ブラックホールのエントロピー「デヴィッド・Ｒ・ホーキンズ＜わたし＞ 700〜1000「悟り」の領域 - Amazon」

空間の余剰次元について2025（今回は、量子エンタングルメントも追加してGrok 4 使用）

ヒッグス粒子は数種類存在？2025（今回は、量子エンタングルメントも追加してGrok 4 使用）

宇宙際(うちゅうさい)タイヒミューラー理論は、Dブレンの数値的裏付けを与える数学2025（今回は、Grok 3 DeepSearch使用）

背景重力波について2025

マーガレット・ワーザイム： 珊瑚礁とかぎ針編み物の中に、ほのかに見えてくる美しき数学の世界観

アンドレア・ゲッズ：超大質量ブラックホールを探す！

ジム・ホルト：宇宙はどうして存在するのか？

ジャダイダ・アイスラー：私が深淵なる宇宙に魅了され、超巨大ブラックホールの虜となるまで

ジャナ・レヴィン：宇宙が奏でる音楽

コニフォールド転移とオートファジーとの偶然の一致について2016

リチャード・ドーキンス：「奇妙な」ユニバースを語る！

アラン・アダムス：重力波発見が意味すること

スティーブン・ホーキング：宇宙に関する大きな疑問を問う！

重力波のデータ観測に成功。世界初

重力子は原子核内部から生成されている？2018

フェルミバブルと素粒子の偶然の一致について2025

ダークマターとダークエネルギーは、アクシオンやブラックホールのことかもしれないというアイデア2022

＜提供＞

東京都北区神谷の高橋クリーニングプレゼント

独自サービス展開中！服の高橋クリーニング店は職人による手仕上げ。お手頃50ですよ。往復送料、曲Song購入可。詳細は、今すぐ電話。東京都内限定。北部、東部、渋谷区周囲。地元周辺区もＯＫです