[論文レビュー] Living in the Multiverse

Steven Weinberg|ArXiv.org|Nov 3, 2005

Opinion Dynamics and Social Influence被引用数 11

ひとこと要約

ワインバーグは、弦理論における真空の多宇宙が10^100から10^500にのぼると推定されることから、理論物理学の根本的転換を迫られていると主張している。これは、もはや、宇宙定数のような基本定数を説明するための極めて微細な調整が必要な状況において、人間中心的思考（アンソロピック・リーズニング）を正当な根拠として受け入れる必要があるということである。この転換は、第一原理からの導出という観点からの退却ではあるが、相対性理論や量子力学の受容と同様のものであり、物理的パラメータが生命に適合していることの自然な説明を提供する。

ABSTRACT

This is the written version of the opening talk at the symposium "Expectations of a Final Theory," at Trinity College, Cambridge, on September 2, 2005. It is to be published in Universe or Multiverse?, ed. B. Carr (Cambridge University Press).

研究の動機と目的

• 弦理論における多数の真空の存在が、物理理論の評価方法に根本的な転換を迫ることを主張すること。
• 第一原理からの導出が困難な状況において、人間中心的思考を、例えば宇宙定数のような観測された物理的パラメータを説明するための正当な手法として正当化すること。
• 他の観測不能だが、確立された物理理論に受け入れられている要素と比較することで、多宇宙と人間中心的思考に対する反論を反駆すること。
• 多宇宙を宗教的・形而上の概念ではなく、生物学における自然選択と類似した科学的説明として位置づけること。
• 対称性原理や整合性条件に加えて、多宇宙における環境的選択が働く新しい理論物理学のパラダイムを提唱すること。

提案手法

• 相対性理論や量子力学を例に、物理学における経験的発見から理論形成への歴史的転換を分析すること。
• タイプII弦理論におけるフラックスコンパクト化によって生成されるストリングランドスケープを検討し、真空の数がN（3次元サイクルの数）に比例してexp(N)のスケーリングを示すことを明らかにすること。
• 人間中心的原理を用いて、量子場理論が予測する値よりも10^56倍大きな真空エネルギー（宇宙定数）の小さな観測値を説明すること。
• 多宇宙の量子力学的記述として、宇宙の波動関数が異なるランドスケープの配置の重ね合わせとして定式化されることを示すこと。
• 多宇宙仮説をダーウィニズムの進化と比較し、両者とも設計ではなく選択によって微細調整が説明されると主張すること。
• 理論がすべての観測可能な特徴を予測する必要がないとしても、科学的に有効であるとされる根拠を提示する。これは、主要な予測が経験的に支持されていれば十分であると主張する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜ弦理論における多数の真空の発見が、物理理論として正当とされる基準の再評価を迫ったのか？
• RQ2 量子場理論が予測する値よりもはるかに大きな理論的予測値を持つ真空エネルギーの小さな観測値を、人間中心的思考はどのように説明できるのか？
• RQ3 現代物理学における対称性原理の役割とは何か。また、相対性理論から量子場理論、そして弦理論にかけて、その支配的役割はどのように変化してきたのか？
• RQ4 他の宇宙の観測が不可能であるにもかかわらず、多宇宙仮説が科学的に説得力を持つ理由は何か？
• RQ5 人間中心的説明による物理定数の説明は、進化生物学における生物の適応の説明とどのように比較できるか？

主な発見

• タイプII弦理論におけるフラックスコンパクト化に基づく、安定またはメタ安定な真空の数は、10^100から10^500の間と推定されている。
• 人間中心的原理は、もしあらかじめキャンセルがなければ56桁もの微細調整が必要となる真空エネルギーの小さな観測値を説明するのに妥当な説明を提供する。
• 多宇宙フレームワークにより、宇宙の波動関数が、異なる物理的パラメータセットに対応する、さまざまなランドスケープの配置の重ね合わせとして記述可能である。
• 反論があるにもかかわらず、多宇宙仮説は科学的に説得力がある。なぜなら、宇宙定数の観測値といった、一貫した理論的枠組み内での検証可能な予測を提供しているからである。
• 人間中心的思考の受容は、相対性理論や量子力学の受容と同様の歴史的転換を示しており、物理理論の正当な根拠として認められる基準の変化を伴う。
• 多宇宙は、超自然的設計を意味するのではなく、自然選択と類似した自然的説明を提供し、物理定数の見かけの微細調整を説明する。