宇宙と量子場

【現在の宇宙像：宇宙は、今から一四〇億年前に巨大な爆発によって誕生し、以来ずっと膨張を続けている屈曲した時空間である。一方、時空間のなかの事物は量子場であり、別のなにかと相互作用を起こすときだけ粒子としての姿を現わし、相互作用を終えるなり「確率の雲」のなかへ溶けこんでいく。（カルロ・ロヴェッリ（1956-））】
　わたしたちが生きる世界には、屈曲した時空間が広がっている。これは、今から一四〇億年前に、巨大な爆発によって誕生し、以来、時空間はずっと膨張を続けている。これは、物理的な「場」であり、時空間の力学は、アインシュタインの方程式によって記述される。その方程式によると、物質の重みが時空を曲げ、物質が極度に凝縮されたときには、ブラックホールになることもある。一方、宇宙には無数の銀河が散らばっており、ひとつひとつの銀河に無数の星が散らばっている。銀河を形づくっている物質は、量子場によって形づくられている。量子場は、電子や光子のように、粒子の形態をとって現われる。また、量子場は電磁波のように、波の形で現われることもある。この量子場は、奇妙な存在である。量子場を形成するひとつひとつの粒子は、別のなにかと相互作用を起こすときだけ、ある一点に居場所を定め、その姿をあらわにする。そして、ひとたび相互作用を終えるなり、粒子は「確率の雲」のなかへ溶けこんでいく。これが、現在私たちが理解している宇宙像である。

　「わたしたちが生きる世界には、屈曲した時空間が広がっている。

どのようにしてかは分からないが、それは今から一四〇億年前に、巨大な爆発によって誕生した。以来、時空間はずっと膨張を続けている。

この空間は実在する「事物」であり、物理的な「場」である。時空間の力学は、アインシュタインの方程式によって記述される。物質の重みのもとで、空間は折れたり曲がったりする。物質が極度に凝縮されたときには、空間がブラックホールへ呑みこまれていくこともある。

　宇宙には無数の銀河が散らばっており、ひとつひとつの銀河に無数の星が散らばっている。銀河を形づくっている物質は、量子場によって形づくられている。量子場は、電子や光子のように、粒子の形態をとって現われる。または、量子場は電磁波のように、波の形で現われることもある。テレビの映像や、太陽の光や、星の輝きをわたしたちに伝えているのは、電磁波である。

　原子や光をはじめ、宇宙に存在するあらゆる事物は、量子場によって記述される。

量子場は奇妙な存在である。量子場を形成するひとつひとつの粒子は、別のなにかと相互作用を起こすときだけ、ある一点に居場所を定め、その姿をあらわにする。ひとたび相互作用を終えるなり、粒子は「確率の雲」のなかへ溶けこんでいく。

世界とは、素粒子が起こす事象の湧出である。波のように振動する、大きく躍動的な空間の海に、素粒子は浸かっている。

　世界のこのようなイメージと、このイメージを形づくるわずかな方程式によって、わたしたちの目に映るほとんどすべてのものを記述することができる。

　そう。あくまで、「ほとんど」である。肝心な何かが、まだ欠けている。今日のわたしたちが要求しているのは、その何かである。」

（カルロ・ロヴェッリ（1956-）『現実は私たちに現われているようなものではない』（日本語名『すごい物理学講義』）第３部　量子的な空間と相関的な時間、pp.142-143、河出書房新社(2017)、竹内薫(監訳)、栗原俊秀(訳)）
（索引：時空間、量子場、粒子、波、事物、相互作用、確率の雲）