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2021/09/11 00:22:17 プライベート♪
宇宙のお話
ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 ファースト・スター発見への夢

ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡

ファースト・スター発見への夢

宇宙は今でも光よりも速い速度で広がっています。「アインシュタインの相対性理論があるんだから光より速いものはないはずでは?」そんな声が聞こえてきそうで、それはそうなのですが、空間が広がる速度はその法則が適用されません。現に誕生から138憶年と言われている私たちの宇宙ですが、既に半径450億光年の広がりをみせています。

私たちの体は星のかけら、つまり恒星の核融合によって生まれた元素、あるいは超新星爆発や、かつて連星であった中性子星同士の衝突によって生まれた重い元素でできています。

ビックバンで産声を上げた宇宙は、数十万年の混沌とした状態を経て落ち着き始めました。そして原子核が電子を捕らえ、水素やヘリウムを作り始めます。これを宇宙の晴れ上がりと呼んでいます。

それから間もなくして、物質とダークマターの重力の力で最初の恒星が誕生しました。この恒星は「ファースト・スター」と呼ばれており、この恒星こそ、私たちのルーツと言えるのです。もちろん私たちの母なる大地である地球のルーツでもあり、生命の源である太陽のルーツでもあります。

望遠鏡で遠くを見ることで、宇宙の過去を覗くことができます。宇宙は光の速度さえも遅く感じるほど広大ですから、光が地球に届くまで多くの時間がかかるからです。あなたが今日浴びた太陽の光は8分20秒前の光ですし、例えば10億光年先にある恒星が放った光は10億年かかって地球にたどり着くのですから、地球で観測した時は10憶年前の光になっているということになります。ですから、遠くを覗き込めば覗き込むほどに、私たちは過去を覗き込んでいることになります。なにか不思議な感じがしますよね。

ドップラー効果というものをご存知でしょうか。救急車のあれですね、ピーポーの音程が近づくときには高く、遠ざかるときには低く聞こえる現象です。遠くの中華屋さんに頼んだ出前のラーメンが到着した時には麺が延びている、といったことではありません。冗談はさておき、光にも同じ現象が起きます。それを赤方偏移と呼びます。

冒頭でお話したとおり、宇宙はダークエネルギーの力で空間が膨張しています。空間を飛んでいる光の波長もその作用で膨張、光の場合は膨張とは言わず波長が伸びると言いますが、そのような作用で光は、ここで言う光とは可視光線の事ですが、その波長が伸びて赤外線になります。それが赤方偏移です。光の発生源が遠ければ遠いほどに赤方偏移の度合いが強くなります。

つまり、遠くの恒星が発した光を見るためには、可視光線を捉える通常の望遠鏡ではなく、赤外線カメラを使えばよいということになります。赤外線とは温度そのもののことで、太陽の光が暖かく感じるのは目に見える可視光線の作用ではなく、それよりも波長の長い赤外線が飛んでくるからなのですが、赤外線を捉えようとするとき、捉えるために用意した赤外線カメラよりも温度の低い赤外線を捉えることができません。「なんで?」と思うかもしれませんが、そういうものらしいのです。

現在稼働しているハッブル宇宙望遠鏡もかつての修理ミッションで近赤外線を捉えられるようバージョンアップが図られたのですが、下げられる温度には限界があり、「ファースト・スター」の光を捉えるには至りませんでした。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は極低温にすることができる設計になっているので、念願の、私たちのルーツである「ファースト・スター」の初観測に期待が寄せられているのです。

そのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡、度重なる延期を経て、ついに今年2021年12月18日に打ち上げが決定しました。さあみなさん、私たちのルーツを探る冒険が始まりますよ。

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2020/07/29 23:21:40 プライベート♪
宇宙のお話
仮想世界をつくりたい

仮想世界をつくりたいですか?

ムーアの法則によって進化を続けてきたコンピュータも、電子のゆらぎによる影響を受けるまで集積化することはできません。それでも多層化するなどし、しばらくの間はさらなる演算速度を得ることができるでしょう。そして、いずれは量子コンピュータなどの次世代、次々世代演算テクノロジーを獲得することになり、人類の知的文明レベルが3に達する頃には、仮想世界を構築可能なコンピュータを手に入れていることでしょう。

太陽系の資源をすべて活用できる文明をレベル1、近接する恒星系の資源をすべて活用できる文明をレベル2、銀河系の資源をすべて活用できる文明をレベル3とすれば、地球の資源の80%を使うことができる文明を築いた私たちですが、それでも宇宙における知的文明のレベルは0です。果てしないように感じる文明獲得の旅ですが、グレート・フィルターを突破できれば到達できる可能性があります。

私たちはグレート・フィルターを突破したのでしょうか。もし、私たちがこの宇宙で最も高度な文明を持っているとしたら、突破した可能性があります。他方で、私たちより優れた文明を発見したら、私たちはまだグレート・フィルターを突破しておらず、それはいずれ私たちの文明が滅びることを明示します。

そうであっても、グレート・フィルターを回避する方法もあります。それは、私たちが仮想世界で文明を育てることです。脳に意識伝達装置を接続した私たちは仮想現実の中で文明を構築し、たとえグレート・フィルターにより滅びたとしても、セーブポイントから何度でもやり直せます。そして、いずれはグレート・フィルターを突破できるでしょう。

しかし、この考え方では、目的のために目的物が必要となり、成立しません。ですから僕は、グレート・フィルターを生身で突破できる文明を持つよう、遠い未来の子孫にアドバイスしたいと思います。

※いろいろと省略して説明しています。
※僕の勝手な妄想なので許してください。

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2020/07/23 15:33:27 プライベート♪
宇宙のお話
仮想世界

私たちは実在しているのでしょうか?

有名なシュレディンガー方程式により、観測されていない状態の素粒子は波のようなふるまいをしており、それは二重スリット実験により証明されています。つまり存在が確定していない状態の素粒子は観測されるまで不確実な状態で存在しているのです。


次に3Dゲームをプレイしているところを想像してみてください。あなたは敵のプレイヤーと正面から戦っています。そのとき、あなたの後ろはどうなっているでしょうか。もちろん正面を向いているままでは後ろを見ることができません。ディスプレイの表示範囲から外れているからです。コンピュータは表示する必要のない部分は描画していませんから、プレイヤーが見ようとしたとき、つまり振り向いて観測しようとしたときにすかさず描画するのです。なぜなら、そうすることでコンピュータの負荷を減らすことができるからです。

素粒子における不確実性の原理も、3Dゲームのように負荷を減らすためにそうしているとは考えられないでしょうか。
つまりこの世界も3Dゲームと同様に、高度な文明を持つものによって作られた仮想現実ではないかということです。

もう少し、それを示すような事例を紹介します。

素粒子である電子は下向きもしくは上向きにスピンしていることが判っています。先ほどのシュレディンガー方程式に基づき、上向きと下向きのどちらにも決まっていない重ね合わせと呼ばれる状態の電子を二つ用意し、それらを相互作用させることで「からみあった状態」にします。

そして、その一方を遠くまで運びます。ここでは月まで運んだことにしましょう。

月に一方の電子を運んだら、地球に残した方の電子のスピンを確定させます。仮に上向きにしたとすれば、月に運んだ電子は観察しなくとも瞬時に下向きに確定します。月までの距離は38万キロありますから、光の速度(秒速30万キロ)で情報が伝わるとしても1秒以上かかるはずですが、実際は同時に情報が伝わります。

そしてこの不可解な仕組みが、あらかじめプログラミングされているとしたらどうでしょうか。からみあった素粒子の片方のスピンが決まったことがトリガーとなり、自動的に他方のプログラムが起動し、スピンの方向を決定しているのではないでしょうか。コンピュータの中で実行されているプログラムによるものであれば、その距離は問題とならないからです。

光の速度にも不可解な点があります。アインシュタインの一般相対性理論によると光の速度は一定であり、物体の移動速度が光の速度に近づくほどにその物体の時間は遅くなります。

ではどうして光の速度は決まっているのでしょう。・

3Dゲームでも多くの処理をさせようとすれば、全体的な処理速度が低下します。そしてゲーマーはその現象を「重くなった」と表現します。物質も光の速度に近づくほど質量が増加し「重く」なります。

いかがでしたか?

かの有名なステラのイーロンマスク氏も2016年6月のカンファレンスで、「私たちが住んでいる社会が現実である可能性はほとんどない」と話しています。

いまもどこかで、私たちが素粒子の世界を覗き込んでいるように、この世界を作った創造主が、私たちの仮想世界を覗き込んでいるかもしれません。

※いろいろと省略して説明しています。
※今回記載した物理学の現象は量子コンピュータや量子暗号の基礎理論として活用されています。

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2020/07/21 11:45:47 プライベート♪
宇宙のお話
ストレンジレッド

人生に安定を求めていますか?
安定を求めた結果宇宙が滅びかねない話をします。

炭(C)を燃やすと二酸化炭素(CO2)が発生しますが、これは熱によって炭素(C)分子の結合が弱まり、より強い結合力を持つ酸素(O2)分子に引き寄せられるからです。つまり物が燃えるのは分子がより安定しようとする性質の結果だと言われています。

みなさんがご存知の原子核も同様に安定を求めています。原子は陽子と中性子でできていますが、さらにその陽子と中性子はクオークと呼ばれる素粒子で構成されています。具体的には、陽子は1つのダウンクオークと2つのアップクオークがグルーオンと呼ばれる力によって結びついています。

そのクオークですが、6種類が判明しており、そのほとんどは生まれてすぐに消滅してしまいますが、アップクオークとダウンクオークは結びつくことで陽子や中性子となり、安定して存在することができるのです。

では安定するのはこの2つだけかというと、そうでもありません。
ストレンジと呼ばれるクオークは、特殊な環境下においてアップクオークとダウンクオークに結びつくことができ、その状態は陽子や中性子の状態よりもさらに安定しており、その状態を保つことができることからストレンジレッドと呼ばれています。

近年の研究によるとストレンジレッドは恒星の末路である中性子星の奥底で生まれているのではないかと推測されているのですが、莫大な中性子性の重力により閉じ込められています。ですが、もし仮にこのストレンジレッドが宇宙空間に放たれると恐ろしいことが起こります。

物質は安定を求めることは先ほど説明しましたが、このストレンジレッドに触れた物質はみなより良い安定を求めてストレンジレッドに変化してしまいます。その結果、ストレンジレッド物質として残るという説もありますが、おそらく物質としての体裁を保てなくなり、崩壊し消滅してしまうでしょう。そしてその連鎖が止まることはありません。

いかがでしたか?
今も宇宙の片隅でストレンジレッドが放たれており、光の速度で地球に向かっているかもしれません。でも安心してください、そのような兆候は「まだ」観測されていません。
※色々と簡略化して説明しています。

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2020/07/18 11:14:52 プライベート♪
宇宙のお話
宇宙は誰が作ったのか

宇宙には核を結び付けている「強い力」、放射線崩壊を起こす「弱い力」、「電磁気力」、そして「重力」から構成される4つの基本的な力があります。そしてこの4つの力におけるそれぞれのパラメータの数値がわずかに異なるだけで私たちの宇宙は存在できないと言われています。

私たちの宇宙を構成する4つの力のパラメータの値は奇跡的な組み合わせであり、神の介在がなければ成し得なかったであろうと信じる宇宙論者もいます。

他方、万物の統一理論を目指して生まれた「超ひも理論」によれば、物質の最小単位である素粒子の正体は振動する「ひも」であり、素粒子の種類は「ひも」の振動のしかたにより決定されると論じられていますが、なんとその種類は10の500乗にも及ぶことから、そんなことはあり得ないと否定する科学者がいる一方で、その膨大な数値こそがまさに4つの力のパラメータの組み合わせが偶然に生まれたことを示していると論じる科学者もいます。

つまり、宇宙は「永遠のインフレーション」理論に基づき絶えず永遠に生まれ続けており、その際に4つの力の多様なパラメータが割り当てられ、多次元的宇宙(マルチバース)を構成しており、私たちの宇宙のようなパラメータの数値を持つ宇宙が生まれるのは、10の500乗もの宇宙を創造すれば神の介在なくとも誕生しうると論じています。

いかがでしたか?

私たちの宇宙は神によって作られたものなのか、あるいは偶然の産物なのか。もうひとつご紹介するならば、この世界は仮想現実であると唱える科学者もいます。その場合はプログラマが創造主であり、神ということになるのでしょうかね。

用語一つ一つを説明すると大変長くなるので色々と省略しましたが、興味がわいた方はぜひ週末にネットで調べてみてください。

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