相対性理論や量子力学という話題はよく聞くのですが、それらの違いや問題点をイメージできるようにまとめてみました。ビックバンは相対性理論では始まりが記述できないといい、量子理論は大きな宇宙が扱えないといいます。そのあたりを少し見てみましょう。 ということがBESTだと考えているはずなのでしょうが、現状はその段階ではありません。つまり、大きいスケールでは相対性理論が有効ですが、微小部分では当てはまらないというイメージですね。素粒子の中で、現在色々発見されている「素粒子間に働く力を伝える粒子」をゲージ粒子といい、それを説明する量子論が「ゲージ理論」で、それを説明できる環境を「ゲージ場」というのですが、そこではヒッグス粒子は別格のものになっています。これはもちろん素粒子のレベルですが、量子の持つ情報が、瞬時に遠く離れたところに伝わる・・・というのです。言い換えれば、この古典理論は、私達の「身についている自然な考え方」になっています。今日、宇宙は「ビッグバン」で始まって、現在も拡大を続けているという説が一般的ですが、これは相対性理論の産物で、逆に、その元をたどれば、1点に収縮するということもいえるのですが、相対性理論ではその点を解明できないというのです。だから、ヒッグス粒子を基準にすれば、まだ見つかっていない素粒子があるだろう・・・ということや、ヒッグス粒子の環境で素粒子の構成を考えるともっと考えやすい・・・と科学者は考えた結果、ヒッグス場を考えればいい・・・ということで「ヒッグス場」が取り上げられているのです。このことから、これらの新理論と実感しやすい古典理論に違いは、「空間」と「時間」に関係ありそうですね。ここではとりあえず、細かいことや特殊な用語を抜きにして、イメージが持てるように説明していきます。私達の身の回りの変化を見ると、すべてが連続的に変化しています。しかし、微小世界では、連続的でないというのです。（科学の世界では、宇宙ロケットなどの計算には、ニュートン力学と相対性理論での計算をしてみて、実用範囲を超えなければニュートン力学で対応している・・・ということのようです）さらに、SFの世界だと思っていたテレポーテーション・物質の空間移動なども、実験によって実証されてきているのです。結局このHPも中途半端な内容になってしまっていますが、量子論も相対性理論も宇宙を構成する物質の探求のための考え方で、量子論は超微小な世界を、相対性理論は超巨大な世界に適用できる理論というまでになってきているという言い方もできます。さらにそれらを含めて融合しようとする理論（例えば、超ひも理論やM理論)もあります。しかしここでは、古典理論、相対性理論、量子論とは何なのかを、超簡単に眺めてみることで、その違いなどをみていくことにしましょう。しかし、ロケットの打ち上げや地球上での運動解析では、古典理論を用いた計算でも「困るような大きな誤差が生じない」ということが実情のようで、このアインシュタインの相対性理論は、地球以上にスケールが大きい場合にその必要性がでてくる・・・というものだと言えます。そして、それに基づくと、いろいろな現象がうまく説明できるといいます。その一つの有力的な考えの中に、「真空が持つエネルギー」というものがその検討候補になっていると紹介しましたが、現時点では、宇宙での重力レンズなどの観測値と、量子物理学、相対性理論から計算される値とがかけ離れすぎているということもあって、その考え方も混沌とした状態にあるようですし、ダークマターよりもわかりにくい、宇宙を構成する「ダークエネルギー」というものが何であるか・・・ということは、さらに見当もつかない状態なので、まだまだわからない問題がたくさんあリ過ぎて、考える方向が決まらない・・・というのが現在の状態だと言われています。これらの詳細は別の機会に譲るとして、もう少し相対性理論を見ていきましょう。そうはいうものの、地球上のほとんどの運動現象はニュートン力学でOKというのですから、この世は不可思議だというしかないのですが、私は、理論物理学者や宇宙の科学者が10次元とか11次元で宇宙や世界を考えている・・・ということを考えるだけでも感心してしまいます。もちろん、それらを結びつける、重なった円の部分の考え方や理論もいろいろ提唱されているのですが、そこまでは説明できないのですが、どこかで紹介したいと考えています。このような不得意分野があるということは、古典理論、相対性理論、量子論のそれぞれが適用範囲が限定されているということですから、「古典理論、相対性理論、量子論はいずれも相容れない」と言う言い方をされているのが現状と言えるようです。さらに、図のような実験で、1つづつの電子を電子銃から発射しても、やはり（多量の光をスリットに通した時と同様に）干渉縞ができます。現在の基本的な考え方は、アインシュタインの考え方に基づいてビッグバン理論が組み立てられています。しかし、それが間違っているので統一理論が妨げられている・・・という考えなどもあリます。これによると、大きな重力によって空間が曲げられるだけでなく、光までをも曲げてしまうというのです。数学的な世界というのは、私の頭ではイメージできませんし、この宇宙は「1つ」ではなく、100何十億光年の大きさの宇宙が折り重なっている「マルチユニバース」になっているという考え方や、この大きな宇宙が目に見えない小さなものから広がった・・・などということをイメージするも難しいのですが、それを考えていると頭が浄化される感じがするので、このような話題を考えるのが大好きです。もっともっと、このような考え方が素人にわかるように、解説付きで出てきたらいいののなぁ・・・と思っています。多分、ダークエネルギーなどの宇宙の組成がわかったところで、どうなるというものではありませんが、それを考える過程で、暮らしに役立つものができてきていることを考えると、やはり、これらの研究を進めることを否定してはいけないと思っています。以上を見てくると、量子理論は極微の世界、古典理論は地球上の出来事、相対性理論は宇宙などの極大世界・・・という棲み分けしている感じですが、アインシュタインがそうだったように、本来は、自然は共通の法則で成り立っていると考えたい・・・と言うのが物理学者の本意なのでしょう。どのような場合にも「統一して使える理論」を見つけようとして色々な考えが出てきているようですが、その一つに「超弦理論（超ひも理論）」という言葉を聞く機会が増えています。そして、これを用いて発展させることで、何の不自由もなく、300年以上に渡って、地球文化文明が発展できた・・・ということです。私も実のところ、その段階なのですが、私が理解できる範囲で自分の言葉で説明できたらいいと思って、頭の中をまとめてみました。（もちろん、見直すごとに、書き換えないといけないほど混乱はあるのですが・・・）これらは、今までの常識や考え方では考えられないような現象なのですが、これらの不可解な現象は実験でも立証されていますし、先程のGPSのように、いろいろな考え方を組み合わせて応用することで、量子論による考え方に基づく実用例が実用に供されているということもあって、量子論は有力な理論であるという位置づけになっているのです。この現象を量子論では、「波動関数で示される確率分布にしたがって波束が収縮する」という言い方をされるのですが、電子（広い意味では量子）はあらゆる経路を「同時に」通り、自分自身が干渉して干渉縞を作っていることになる・・・ということのようです。このように、本来は、すべての現象を共通して説明できる理論を考え出すことが重要なことなのですが、実用面（実際に生活に役立つようにすること）から見ると、相対性理論と量子論の良いところをうまく利用しているということもすごいことです。まず、重力波をできるだけ数多くとらえることで、それが何かということがわかってくれば、ビッグバンの状態がわかってくることにつながっていく・・・ということが主流のようです。さらにその反対の言い方では、これらのいずれも、適用の「場」が限られるために、普遍的な理論とは言えない理論ということですので、今後に見直しも出てくる可能性があるかもしれないというのが現状といえます。SFなどにあった内容ですが、地球上の人類（生物）が増えすぎて生活できなくなり、地球を離れて月や火星に移住している・・・というSFがありますが、その前に、戦争などで地球に住む人達が問題を起こす危険性のほうが大きいでしょうし、生身の人間が何百年もかけて隣の星に宇宙旅行するということはほとんどないことなのですが、そういった夢も希望がなくなると進歩がなくなりますので、やはり宇宙や宇宙の仕組みの探求は重要なことですね。ニュートンは、3つの運動法則ですべての物理現象を説明できるとしていました。中途半端な内容になってしまいましたが、お読みいただきありがとうございます。だから、「時間」は操作することができないもので、どこにいても、周りには一様な「空間」がある・・・として、それを基にして考えられた物理法則が「ニュートンの理論」でした。私達は、高校までの物理学では、ニュートンが集大成したとされる「ニュートン力学」を勉強してきました。これは「古典理論」という言い方をされています。これを、「原初の宇宙に遡ると、広大な宇宙は体積がなく、密度が無限大になって理論が破綻する」といい方をされます。また、この図では、それらを統合する考え方があるという書き方でもあります。ニュートンの古典力学では、「引力」としていた重力は、2つ（以上の）質量間に働く力とされていましたが、相対性理論では、重力は「時空をも曲げてしまう・・・」ということになります。それもあって現在では、この考え方を利用していろいろな地球規模の解明も行われており、カーナビによる地球における位置修正やISS( 国際宇宙ステーション）の地球時間とISS上の時間修正などのためにこの理論が使われている・・・という記事を読まれた方もおられるでしょう。ここでは説明しませんが、量子力学の立役者のシュレジンガーが「シュレディンガーの猫」という「思考実験（実際にしないが、頭の中で考える実験）」で、「箱の中の猫が生きているか死んでいるのは、箱を開けるまでわからず、箱を開けてみた瞬間に猫の状態がわかる・・・というような、こんな変な現象はおかしい」という内容で有名なのですが、このシュレジンガー自身の晩年には、「自分が量子力学に関わったのは間違いだ」といっていたという逸話もあるぐらい、この量子の世界は不可解なもののようです。これが、アインシュタインの相対性理論のうちの「特殊相対性理論」で、①飛行機の前照灯の光の速さは、光の速度（30万Km/秒）＋飛行機の速度ではなく、30万Km/秒で変わらないということや、②双子の兄弟の一人が光速に近い速度で宇宙旅行をして帰ってくれば、地球に残った側はおじいさんになっているけれど、宇宙旅行した方はあまり歳をとっていないとか、③ロケットの速度が光速に近くなると質量が増える・・・というような、びっくりするような話が出てくるのです。宇宙の広がり方を見ると、連続で直線的な膨張ではないということがわかってきて、それは、宇宙の発生初期に「インフレーション」という特異現象があったとする考え方が現在の宇宙論で固まってきています。これらの比較的新しい理論については、いろいろな所で記事やトピックを見ていて、おぼろげに言葉や少しの内容は知っているのに、その内容はよくわからないという方も多いと思います。ヒッグス粒子は質量を持つとされ、宇宙にある未知のエネルギー（＝質量）の素ではないかと期待されていますが、今のところは、それの質量があるものとして考えてみても、宇宙の総質量には満たないようですので、宇宙には、それ以外「何か」のわからない物質（ダークマターやダークエネルギー）がまだまだたくさんある・・・と考える人も多くいます。現在は、光は「波と粒子の両方の性質を併せ持つ」とされています。すなわち、波の持つ「回折、干渉」が見られることは「光は波」であり、光を金属に当てると表面から電子が出てくるのは「光は粒子」という「光の２重性」があるのです。このヒッグス場などの考え方を含めて、現在のところ、ダークマターの候補はいろいろと考えられていますし、よく解明されていない重力波や、まだまだありそうだという素粒子研究がそれぞれの考え方に沿って行われている・・・という混沌として状態ですが、このダークエネルギーについては、相対性理論でも量子論でも説明できないし、量子論に重力を加えてそれを説明しようとすると、量子力学の法則を根本から見直さないという考え方もあるようです。しかし、これから見ていこうとしている相対性理論や量子理論になると、どうも直感的によくわからないと言うのがとっつきにくい原因なのかもしれません。しかし、残念ながらこれは現在、ごく微小な量子（電子など）の現象で、それが宇宙にまで適用できるかと言えば、それは無理な段階のようです。