最先端の物理学で挑むこの世界は何次元なのか

なぜ物理学者たちは高次元空間を予言するのか。３次元を超えた次元はどこにあるのか。

私たちは縦・横・高さからなる、3次元の空間に住んでいます。そう聞いて、異論をとなえる人はいないでしょう。しかしはたして、この世界は本当に3次元空間なのでしょうか。
20世紀のはじめ、この宇宙を「４次元時空」とよびました。３次元の空間に加え、「時間」を「第４の次元」と考えたのです。ところが20世紀の終わりごろ、そんなアインシュタインの宇宙観をこえるいくつかの理論が登場します。それらの理論は「宇宙には、目には見えないさらなる空間の次元が存在するかもしれない」と主張しました。突拍子もなく聞こえるでしょうが、物理学の理論を突きつめていくと、この世界には「高次元空間」が存在する可能性があるのです。高次元空間の存在を検証するため、さまざまな実験が行われています。
本書では、次元の考え方の基本をはじめ、3次元をこえた高次元空間や最先端の物理理論まで、図をまじえてわかりやすく紹介しています。摩訶不思議な次元の世界を、どうぞお楽しみください。

目次

はじめに

第1章　「次元」とは何か
異次元の世界を垣間みる
空間や図形の広がりぐあいをあらわす次元
次元は位置を決めるのに必要な数値の個数
１次元の世界は、線そのもの
１次元のジグソーパズルはなりたたない
曲がった面は、３次元ではない？
３次元空間では、ドーナツがつくれる
空間が２次元だったら、体は真っ二つ！
３次元の立体の影は２次元になる
私たちが見る３次元空間は「脳がつくった」もの
私たちが見ている世界は、単なる「影」かもしれない
「２次元人」の目に映る世界
１次元と２次元の中間は存在するのか

第2章　「4次元空間」とはどのような世界か
数学の世界では次元はいくつあってもいい
縦・横・高さで３次元なら、第４の次元の方向は？
４次元空間では、左右の反転が可能
空間が４次元なら、金庫から金塊が取りだせる！
立体を動かすと、４次元の図形「超立体」ができる
超立体を切り開くと、３次元の展開図ができる
超立体が目の前を通ると、立体が変化する
「４次元球」は３次元の球を積み重ねたもの

第3章　相対性理論と「4次元時空」
この世界の第４の次元は「時間」？
時間は、たった１次元しかない
時間の流れは「絶対」なのか
立場によって変化する時間の進み方
時間と空間は切りはなせない
時空を図であらわすとどうなるのか
太陽と地球の運動を、時空図でえがいてみよう
時空図で見る４次元時空
時間と空間の伸び縮みを時空図であらわそう
空間と時間をゆがませる「重力」
あらゆる物体が、時間と空間をゆがませている
時間が凍りつく、ブラックホールの表面
ブラックホールの中心では、空間が時間のようにふるまう？
「曲がっている空間」とは？
次元によって変わる「直線」
宇宙空間は曲がっていない？

第4章　「高次元空間」が宇宙の謎を解く鍵
世界が３次元空間であるとはかぎらない
「四つの力」の統一には高次元空間が必要
力の統一における最大の難関は「重力」
重力は高次元空間に拡散している？
ほか

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