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Zuhria Alfitra/iStock

 宇宙は膜のような時空であるとか、世界は10次元あってヒモでできているとか、そうそう、最近ではシュレーディンガーの猫の助け方を発見したなんてのもあったっけ――。

 物理学者たちの考えることは素人にはいつも理解不能なわけだが、彼らがまたすごいこと計算ではじき出した。

 なんでも生命は2次元世界でも生存できるかもしれないそうだ。
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なぜこの宇宙は3+1次元なのか?


 私たちは3次元の空間と1次元の時間、つまり3+1次元の世界に住んでいる。だが、なぜ4次元の空間や2次元の時間がある世界ではないのか? これはここ数十年、物理学者が考察してきた疑問だ。

 その結論は、4次元空間や2次元時間を持つ宇宙では私たちは存在できないというもの。

 これを「人間原理」という。この宇宙は、それを観察する存在が生きられる条件を満たしていなければならない。だから私たちが存在する以上、その宇宙が3+1次元なのは必然だというわけだ。


もっと単純な宇宙はどうか?


では2+1次元のようなもっと単純な宇宙はどうだろう?

 物理学者は、そこでは生命の生存を可能にする複雑さが得られないと考えている。また、重力も作用できないだろうし、それならば太陽系のような天体だって形成されることはない――はずだ。

 しかし米カリフォルニア大学デービス校のジェームズ・スカーギル氏は、『arXiv.org』に掲載された論文で、そうした2+1次元に関する予想とは少々違う説を提唱する。

0_e6
NASA

あつらえたかのような宇宙


  そもそもなぜこの世の物理法則は生命の都合に合わせたかのようにできているのか?

 たとえば電磁相互作用の強さを表す「微細構造定数」(約137分の1)はあつらえたかのようで、それがわずかでも違うものなら原子やより複雑な物体は形成されなかっただろう。こうなれば当然生命は存在できない。

 1990年代、現在MITの物理学者であるマックス・テグマーク氏は、宇宙の次元について似たような議論を行った。

 もし1次元を超える時間次元があったとしたら、物理法則は観察者が予測をするために必要な特性を失っていただろうというのだ。もちろん物理学者などという職業は成り立たず、おそらく生命だって存在できなかったろう。

 4次元空間の宇宙はどうだろうか。この宇宙では、ニュートンの運動の法則がちょっとした摂動に対してきわめて敏感になる。安定した惑星の軌道などは望めなくなり、太陽系が形成されることもないし、今あるような原子や安定した構造ができることもない。

 結局、現在の宇宙よりも次元が多いところでは、私たちが存在するための条件が整わないということだ。だが、次元が少ない場合はそれほど確かではない。


2次元空間にも重力が生じる可能性


 たとえば2次元では一般相対性が機能しなくなり、重力もなくなるという説がある。

 しかしスカーギル氏の考えは違う。もっとシンプルで、純粋なスカラーの重力場なら2次元でも機能できるだろうというのだ。ならば安定した軌道もできるし、それなりの宇宙論も通用する。

iStock-1069402886_e
Luccy_lapka/iStock

生物の神経ネットワークの複雑性


 だが彼の理論でより印象的なのは、2+1次元の世界でいかにして複雑性が生まれるかという点だ。それは生物の神経ネットワークの複雑性に着目したもの。生物の神経ネットワークのさまざまな特徴は、2次元空間でも再現可能なはずだというのだ。

 そうした特徴の1つには、少ない数のステップで複雑なネットワークの移動を可能にする結合パターン、すわなち「スモールワールド特性」がある。
 

 また脳のネットワークがレジームとして機能している点も挙げられる。それは高い活動と低い活動との微妙なバランスをとっており、これを「臨界挙動」という。

 また、この特徴は、モジュール型の階層を持つネットワーク(小さなサブネットワークが結合して形成される大きなネットワーク)でしか実現できないと思われるものでもある。

3_e
arxiv.org/abs/1906.05336

2次元世界で生物の複雑性は生まれるか?


ここでスカーギル氏が問うのは、スモールワールド特性、臨界挙動、モジュール型階層といった特徴は2次元の世界にはないのだろうか? ということだ。

 ぱっと見はありそうもない。2次元のグラフでは、ノードが互いに交差する辺で結合されるからだ。

 だが、それでもスカーギル氏は、2次元ネットワークでもモジュール型に構築することが可能で、そこにきちんとスモールワールド特性が備わっていることを証明した。2次元ネットワークでも複雑な挙動を生み出せるということだ。

 もちろん、これだけで2+1次元の宇宙で生命が存在できるという証明にはならない。また彼自身、今回の2次元ネットワークで生物が見せる複雑な挙動が可能になるのかどうか確かめるには、もっと研究が必要であることを認めている。

 だが2+1次元の宇宙に生命が存在できないという主張への反論ではある。人間原理で楽をしようという物理学者たちには、もっと頭をひねって、素人には訳のわからない理論を考えてもらおうじゃないか。

References:Life could exist in a 2D universe (according to physics, anyway) - MIT Technology Review/ written by hiroching / edited by parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 20:33
  • ID:gtYv9WLJ0 #

ちょっと二次元の嫁に会いに行ってくる

2

2. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 20:34
  • ID:OHNYvnbQ0 #

私たちは3次元の空間と1次元の時間、つまり3+1次元の世界に住んでいる。だが、なぜ4次元の空間や2次元の時間がある世界ではないのか? これはここ数十年…
…( ꒪⌓꒪) ?
…( ˘ω˘ ) スヤァ...

3

3. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 20:35
  • ID:btOG.P.j0 #

ああ、なるほどね。たしかにそれなら可能だわ。

4

4. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 20:44
  • ID:B2B2qjqF0 #

理解不能!

5

5. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 20:59
  • ID:9bkCByJo0 #

オレたちが2次元にいける話なのかと思ったがどうやら違うみたいだ

6

6. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 21:00
  • ID:0lGZiYcu0 #

漫画で流行りそう

7

7. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 21:00
  • ID:hpEvJnQp0 #

俺も二次元になりたい!

8

8. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 21:02
  • ID:Aw9qEUAM0 #

うん、さぱらん!

9

9. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 21:08
  • ID:yALByP2R0 #

二次元に旅立つ人が続出する予感

10

10. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 21:21
  • ID:T0.6Wi5q0 #

四次元とか五次元の住人も
どこかで三次元の生命について議論してたりして

11

11. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 21:25
  • ID:4a7UVLw30 #

もう俺の嫁を「絵じゃん」とは言わせないぞ!

12

12. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 21:28
  • ID:A9L9OV7U0 #

良かったやんけ引きこもり

13

13. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 21:37
  • ID:EeXs19nr0 #

つまり…どういうことだってばよ?

14

14.

  • 2019年07月11日 21:40
  • ID:aHg2zJ5u0 #
15

15. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 21:43
  • ID:c0Uwopi80 #

3次元で複雑な進化をした動物は、栄養を
口→食道→…→肛門→排泄
としているけど、2次元ではそれが出来ない
(口と排泄孔があると身体が2つに分かれてしまう)
ので、仮に2次元に生物が存在しても
複雑な構造にはなり得ない
…という話を聞いたことがある

16

16.

  • 2019年07月11日 21:44
  • ID:NxYw.XZT0 #
17

17. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 21:55
  • ID:r.Ant8K60 #

※8
さっぱり+わからん=さぱらん
      ↑
    ナイスですな!

18

18. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 21:59
  • ID:KTrpmJrt0 #

向こうが来れないならこっちから会いに行けばいいのか!

19

19. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 21:59
  • ID:2umB3OjO0 #

まあ 果たしてド根性ガエルがここまで考察されていたかは謎だけどね

20

20. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 22:00
  • ID:uMNe3fj.0 #

>>2
そもそも生物の定義とは何なのだろうか?

21

21. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 22:01
  • ID:0sjcQZb50 #

>>3
そうか、確かにそうだわ

22

22. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 22:21
  • ID:UogctvMw0 #

当たり前は、当たり前じゃないのだが、当たり前の世界に生きていると、当たり前か特別か極端になりがち。

信じられないぐらい複雑系な生物も、恐ろしく単純な生物も環境に適応しているだけなんだろう。

23

23. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 22:49
  • ID:Edv0GX3p0 #

プラニバース、どこに仕舞ったっけなあ

24

24. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 23:11
  • ID:ZoZMntw.0 #

※1
残念だが、電子やインクの世界に行けるわけではない・・・・っ!!(血涙)

25

25.

  • 2019年07月11日 23:32
  • ID:wAgyYj5.0 #
26

26. 匿名処理班

  • 2019年07月11日 23:51
  • ID:wAgyYj5.0 #

※1
残念だが二次元生物は萌えイラストみたいな姿はしていないぞ
俺たち三次元生物の目からは解剖図(断面図)みたいに見える姿をしてるはず

27

27. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 00:08
  • ID:eoy8us8U0 #

二次元に生きてる気持ち悪いやつらならもうたくさんいるじゃん

28

28. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 00:21
  • ID:Mrv4omQ30 #

すまない、俺が好きなのは二次元的に描かれた三次元の存在なんだ。だから、恐縮だがその世界に行ける方法も調べてくれないか?

29

29. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 00:31
  • ID:8FmrpbYD0 #

うまく言語化できないけど、そら人間が理解出来るような定理や摂理なら人間が観測出来る都合のいい数字にしかならないだろ、と漠然と思っている

30

30. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 00:56
  • ID:XXYjZJQw0 #

※15
タコなんかは口と肛門同じだけど結構賢いのでそのへんまでは行けそう

31

31. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 01:34
  • ID:Z.h8Exsr0 #

とりあえずその二次元に存在する生き物を見せてから言え
厚さ0の生き物ってどんなんだ?

32

32. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 02:08
  • ID:TI2QwIL40 #

何だミラーマンか

33

33. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 03:05
  • ID:KpoiiSoA0 #

>>19
そういやぁ、ぴょん吉の奴ァこんな訳のわからねぇ理論だ何だを軽く飛び越えてあっち側に行っちまいやがったよなぁ。とんでもねぇ奴だよ!

34

34.

  • 2019年07月12日 06:20
  • ID:PEHgs3eC0 #
35

35. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 06:41
  • ID:.YhRn9UR0 #

時間は次元ではなくて概念じゃないのか?

36

36. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 08:03
  • ID:38JzXasc0 #

仮想のAL的な話かと思ったら物理の話だった
複雑系って二次元でも創発するのか…ってかこの議題だと
もはや生命の定義側が不明確なんじゃないのか?
ニンゲン的なものをどこまで想定してるんだろ

37

37. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 08:04
  • ID:yhWp1pGm0 #

キタ━(゚∀゚)━!

38

38. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 08:07
  • ID:XUVler.U0 #

デジモンの世界きたコレ?!

39

39. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 08:54
  • ID:6Mri9AtT0 #

ジ、ジオブリーダーズ…

40

40. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 09:27
  • ID:TALKkcH.0 #

ユニコーンは実在する!

41

41. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 12:34
  • ID:XOvsg8ci0 #

全然わからん!

42

42. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 14:07
  • ID:hQEH2jcy0 #

まあ簡単な話、点と線だけで生物はデザインできるのかということでしょう

43

43. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 16:25
  • ID:VSZpjEF90 #

VRゲームやVRMMOなんかと似たような感じで考えればおかしくはないな

44

44. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 17:46
  • ID:Uf5JtHvy0 #

自己相似的なフラクタル図形なら、かなり複雑な入れ子構造を作れそうだけどね。

45

45. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 19:47
  • ID:FEyan6by0 #

生命は2次元のような3次元よりも単純な世界では生まれないかもって言いたいんだな!
でも作家は作品に自分の魂を吹き込むことで、名作を生み出している
これは二次元の嫁を全身全霊込めて描き上げればそいつにとって生きた作品、つまり生きた二次元の嫁が誕生するわけだ
よって二次元に生命は誕生する Q.E.D

46

46. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 20:13
  • ID:onKL29tm0 #

>>31
超ヒモ理論でも素粒子には大きさがあるんじゃなかったか?
完全な二次元は作り出せないと思うよ。どんなに薄い物だって、観測出来るなら厚さが存在してるハズ。

47

47. 匿名処理班

  • 2019年07月12日 21:29
  • ID:WcWEUJj80 #

時間を一つの次元とする風潮はいつまで続くんだろうな
可動性の結果が目に見える時間ってだけなのに

48

48. 匿名処理班

  • 2019年07月13日 05:26
  • ID:r5OBwcUe0 #

いや無理だろ。
厚さゼロの平面なんだから原子ひとつでさえ存在し得ないじゃん。

49

49. 匿名処理班

  • 2019年07月13日 09:24
  • ID:IqZ0Ft5D0 #

なんか偉い人ほど小難しい話にしようとするが、我々も別に3次元生命とは限らない。
実は4次元5次元の軸にも体は広がってるかもしれない、それは誰にも証明できないだろう。
単に、認識能力が3次元でしかないだけの話だ。

だから、二次元の世界に住む生物がいたとして、
それはその生物が二次元で世界を認識してるだけの話で、
体が二次元のみで構成されているとは限らない。

50

50. 匿名処理班

  • 2019年07月13日 11:49
  • ID:8f1QhAWX0 #

なるほど、分からん。

51

51. 匿名処理班

  • 2019年07月13日 12:45
  • ID:.93lKAIl0 #

要するに、甲殻機動隊のあの世界観が十分にあり得るということでしょ?

52

52. 匿名処理班

  • 2019年07月13日 13:11
  • ID:ZP3YAwrH0 #

『宇宙探査艦オーヴィル』というTVドラマ、とある回で主人公たちが宇宙船ごと二次元世界に突入するエピソードがあって、その映像表現がまさに「2次元ネットワークでもモジュール型に構築することが可能」「そこにきちんとスモールワールド特性が備わっている」「2次元ネットワークでも複雑な挙動を生み出せる」だった。

 ところで艦長、俺は元奥さんとよりを戻すのには反対だな。

53

53. 匿名処理班

  • 2019年07月13日 16:55
  • ID:3ZOj3JRn0 #

原子とか素粒子とか光子にも厚みがあるわけで厚みがない世界では物自体存在できないんじゃないかな?
2次元てそういう事ではない?

54

54. 匿名処理班

  • 2019年07月13日 17:10
  • ID:IqZ0Ft5D0 #

※53
別に2次元でしか認識できないだけで2次元の原子が存在するだけやろ。
で、2次元の原子の周辺でなぜか一定周期で2次元の電子が「出現したり消えて無くなったする」。

二次元世界にいる者からは、なぜ電子が無から有へ有から無へ転じるのかが説明できない。
3次元でモデル化するっていう事ができる天才が現れない限りは。

55

55. 匿名処理班

  • 2019年07月13日 17:50
  • ID:rlzSmsXU0 #

言葉の意味はわからないがとにかく推しがいる二次元に行きたい

56

56. 匿名処理班

  • 2019年07月13日 18:19
  • ID:QMp1vX6z0 #

※54
それは多次元世界に生きる2次元認識生物の話になるんじゃないかな

57

57. 匿名処理班

  • 2019年07月13日 18:35
  • ID:1SeScRRd0 #

53ですがもう同じ内容のコメントを書いてる人いましたね。
自分等も3次元世界に生きてる訳じゃなくて多次元世界に生きる3次元認識生物って事じゃないかな

58

58. 匿名処理班

  • 2019年07月14日 07:15
  • ID:WnhPQmh00 #

※1※27
最近の若いやつらの嫁はVRとかでもう三次元だぞ

59

59. 匿名処理班

  • 2019年07月14日 08:06
  • ID:Lsht7yXS0 #

ほんとに今の現実は三次元+時間なのか?
実は二次元+時間とかだったり…

60

60. 匿名処理班

  • 2019年07月15日 12:12
  • ID:J2rCdXyl0 #

>>11
きっとあなたの「絵姿姉さ」なんだね、朝は「いってらっしゃい」、夜は「おかえりなさい」を言ってくれるんだろう。

61

61. 匿名処理班

  • 2019年07月15日 12:14
  • ID:J2rCdXyl0 #

>>26
断面図…そういうのも人気ジャンルでしょ?

62

62. 匿名処理班

  • 2019年07月16日 22:07
  • ID:xiR2c.FJ0 #

非ユークリッドな面なら複雑になれるってことですかね

63

63. 匿名処理班

  • 2019年07月17日 14:51
  • ID:h7yjJZ260 #

そもそも人間が認識してる3次元以外は存在していても情報として不要なので感覚器が発達しなかったり、思考として考慮不要な情報なので除外されていて知覚できてないだけじゃないの?

64

64. 匿名処理班

  • 2019年07月27日 18:55
  • ID:Y9NWVsfs0 #

>>28
つVR
全財産注ぎ込んで人格AIが数百体共存できるソフトを作ってダイブできれば好きな作品のなかで暮らせるかもな(なお体)

65

65. 匿名処理班

  • 2019年07月27日 19:02
  • ID:Y9NWVsfs0 #

2次元の生命が初期のインターネットだったりしてなw
量子コンピューターさんは5次元の生き物

66

66. 匿名処理班

  • 2019年08月12日 12:41
  • ID:kA8eqkjm0 #

お前らよかったな。嫁と一緒になれるじゃないかwwwww

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