３０ Quantum entanglement #gravity #universe #QuantumTheory #SuperStringTheory
３０ Quantum entanglement #gravity #universe #QuantumTheory #SuperStringTheory
○Quantum entanglement
When we look at particles, we usually say that each particle has its own quantum state like spin. Sometimes, two particles can act on one another and become an entangled system. When a pair or group of particles can only be described by the quantum state for the system, and not by individual quantum states, we say the particles are "entangled".
Quantum entanglement – Simple English Wikipedia
• Quantum entanglement occurs in a moment. Also, there are no particles that mediate action.
• The pair of quantum entanglements is called an EPR pair (EPR: Einstein-Podolsky-Rosen), and it is a quantum 1 bit (unit of quantum entanglement).
※Einstein, Podolsky and Rosen were the first to point out this mysterious fact.
• There are three main fields related to quantum entanglement, quantum information theory, quantum field theory and gravity theory.
• Applications of quantum entanglement include quantum computer, quantum teleportation, and quantum cryptography.
○Spacetime itself could emerge from the entanglement.
• There is an idea that quantum entanglement stores energy. Because energy is equivalent to mass, quantum entanglement may have mass
○There is also the idea that the universe is created from quantum entanglement.
: The smallest unit of space-time is quantum entanglement of 1 bit, the one that countlessly gathered is the universe.
【References】
1. Jennifer Lin, Matilde Marcolli, Hirosi Ooguri, and Bogdan Stoica“Locality of Gravitational Systems from Entanglement of Conformal Field Theories” at Phys. Rev. Lett. 20150602
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.114.221601
2. “How spacetime is built by quantum entanglement” University of Tokyo 20150527,
https://phys.org/news/2015-05-spacetime-built-quantum-entanglement.html
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20170113 New Post
３０ 量子もつれ？ #重力 #宇宙 #量子論 #超弦理論
３０ 量子もつれ？ #重力 #宇宙 #量子論 #超弦理論
○量子もつれ（量子エンタングルメントquantum entanglement）
光子、電子、原子といった粒子では、遠く離れた2つの粒子に関して、一方の粒子のスピンなどの量子状態についての観測が、もう一方の粒子の観測結果に影響を与えることがある。これを量子もつれと呼ぶ。
・量子もつれは一瞬で起きる。また、作用を媒介する粒子はない。
・量子もつれの対をEPR対(EPR：Einstein-Podolsky-Rosen)と呼び、量子１ビット（量子もつれの単位）となる。
※この不思議な事実を最初に指摘したのは、アインシュタイン、ポドルスキーとローゼン。
・量子もつれと関連ある分野としては、主に量子情報理論、場の量子論、重力理論の３つが挙げられる。
・量子もつれの応用としては、量子コンピュータ、量子テレポーテーション、量子暗号が挙げられる。
○量子もつれが時空を形成する
・量子もつれにはエネルギーが蓄えられているという考えがある。エネルギーは質量と等価であることから、量子もつれには質量があるかもしれない。[1]
○また、宇宙は量子もつれから創られるという考えもある。
：時空の最小単位は1ビットの量子もつれであり、それが無数に集まったものが宇宙。[2]
【参 照】
1. SANAE AKIYAMA”量子もつれには「質量」があるのか？”at WIRED 20150705
https://wired.jp/2015/07/05/quantum-entanglement/
2. 量子もつれが時空を形成する仕組みを解明～重力を含む究極の統一理論への新しい視点～－大栗博司20150602
https://www.ipmu.jp/ja/node/2175
【履 歴】
20170113 新規
２９ Gravitational Wave #Gravity #universe
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２９－１ What are Gravitational Waves？[1] [2]
○ Gravitational waves are ripples of spacetime that propagate at the speed of light.
○Albert Einstein predicted the existence of gravitational waves in 1916 in his general theory of relativity.
○On February 11, 2016, the LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration teams announced that they had made the first observation of gravitational waves, originating from a pair of merging black holes using the Advanced LIGO detectors. On June 15, 2016, a second detection of gravitational waves from coalescing black holes was announced. [3] [4]
※Gravitational wave generated from collision of two black holes (part 1) （Credit: LIGO）[5]
※Gravitational wave generated from collision of two black holes (part 2) (ILLUSTRATION BY C. HENZE, NASA)
○Expected gravity wave source：supernova explosion, binary system of neutron star • black hole, atomic gravity wave [1]
※ Frequency of detection of gravity wave from coalescence of neutron binary stars：40 events / year [1]
※ Frequency of gravitational wave detection from coalescing of binary of black holes: 0.4 ~ 1,000 events / year [6]
○ Gravity is very weak compared to electromagnetic force：10 ^ -40times [7]
○Wavelength of gravitational wave：1.5 × 10 ^ 7 m (Earth diameter：1.27 × 10 ^ 7 m) or more
○"Gravitational waves go through everything. They are hardly affected by what they pass through, and that means that they are perfect messengers," said Prof Bernard Schutz, from Cardiff University, UK. [3]
○In the framework of quantum field theory, the graviton is the name given to a hypothetical elementary particle speculated to be the force carrier that mediates gravity. However the graviton is not yet proven to exist and no reconciliation yet exists between general relativity which describes gravity, and the Standard Model which describes all other fundamental forces.
※In the closed string, the state with the lowest energy is gravity.
２９－２ What can we know and what is possible by the gravitational wave？
１）Direct observation of black holes
２）Construction of quantum gravity theory, the integration of general relativity and quantum theory (construction of theory to integrate the four forces of the universe)
３）Direct observation of the big ban and the earlier of the universe
４）Communication in the universe or between the parallel universe
２９－２－１ Direct observation of black holes
○Nothing can escape from a black hole, so it is impossible to see one directly. (Quantum field theory does predict that black holes give off an extremely tiny amount of thermal radiation, but it's so little that it we can't detect it from Earth.)
○Measurement of the waveform and amplitude of the gravitational waves from a black hole merger event makes possible accurate determination of its distance. [8]
○The accumulation of black hole merger data from cosmologically distant events may help to create more precise models of the history of the expansion of the universe and the nature of the dark energy that influences it. [8]
２９－２－２ Construction of quantum gravity theory, the integration of general relativity and quantum theory
○One of the difficulties of quantum gravity is that quantum gravitational effects are only expected to become apparent near the Planck scale, a scale far smaller in distance (equivalently, far larger in energy) than what is currently accessible at high energy particle accelerators. [9]
○A quantum gravity theory is required in order to understand problems involving the combination of very high energy and very small dimensions of space, such as the behavior of black holes, and the origin of the universe. [9]
２９－２－３ Direct observation of the big ban and the earlier of the universe
○What is currently observable is only the surface of the big bang.
○If we observe primordial gravitational waves, the inside of the big bang can be seen. Their detection exclude different models of inflation. Their detection exclude different models of inflation.
※The universe expanded approximately 10 ^ 30 times in the inflation era. In addition, since the transition to Friedman space-time, The universe inflated about 10 ^ 60 times together. Therefore, information of the initial Planck scale has not been disturbed by the Big Bang which come after inflation.
２９－２－４ Communication in the universe or between the parallel universe
○Because graviton travels through the extra dimensions, communication of between parallel universes of using the gravitational waves can be expected. [10] [11]
２９－３ Observation of gravitational waves
２９－３－１ LIGO（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory）
○LIGO is one side of the 4km michelson laser interferometer.
○LIGO succeeded in direct observation of gravitational waves in 2015. [3] [4] Gravitational waves are a prediction of the Theory of General Relativity.
※LIGO [5]
○LIGO’s passive damping system holds the all-important mirrors perfectly still through a 4-stage pendulum called a "quad". [12]
２９－３－２ eLISA（Evolved Laser Interferometer Space Antenna）[13]
○The eLISA concept has a constellation of three spacecraft, arranged in an equilateral triangle with 1 million-kilometre arms as a ESA(European Space Agency) mission.
○LISA is good at gravitational wave detection at low frequencies than LIGO and VIRGO.
○A tentative launch date is 2034.
【Referendes】
1. Gravitational wave - Wikipedia
2. LIGO”What are Gravitational Waves?”
https://www.ligo.caltech.edu/page/what-are-gw
3. Pallab Ghosh Science correspondent, BBC News “Einstein's gravitational waves 'seen' from black holes”
4. Maddie Stone”Scientists Have Detected Gravitational Waves Again” 2016
5. Calla Cofield”Gravitational Wave Detector Finds Double Colliding Black Holes — Again (Woot!)”at SPACE.com 20160615
6 .Thomas W. Baumgarte and Stuart L. Shapiro”Binary black hole mergers”at feature article
7. “What force in the universe is the strongest or the most powerful?”at physlink.com
8.First observation of gravitational waves - Wikipedia
9. Quantum gravity (QG) - Wikipedia
10. Ｎｏ．２８ The Parallel Universe
11. Ｎｏ．９７ Communication with the alien
12. LIGO”LIGO Technology”
https://www.ligo.caltech.edu/page/ligo-technology
13. Evolved Laser Interferometer Space Antenna - Wikipedia
２９ 重力波 #重力 #宇宙
２９ 重力波 #重力 #宇宙
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２９－１ 重力波とは [1]
○重力波（ gravitational wave）は、時空のゆがみが波動として光速で伝播する現象。巨大質量をもつ天体が光速に近い速度で運動するときに強く発生する。
○重力波の概念は、アルベルト・アインシュタインが、一般相対性理論を発表した2年後に発表した。
○2016年2月にLIGOとVirgoのチームは２つのブラックホールの衝突から重力波の最初の直接検出に成功した。また、2016年6月に2度目の検出に成功した。[2] [3]
※２つのブラックホールの衝突から発生する重力波（その１）（Credit: LIGO）[3]
※２つのブラックホールの衝突から発生する重力波（その２）(ILLUSTRATION BY C. HENZE, NASA) [2]
○期待される重力波源：超新星爆発、中性子星・ブラックホールの連星系、原子重力波 [4]
※中性子連星の合体からの重力波の検出頻度：10回／年 [5]
※ブラックホールの連星の合体からの重力波の検出頻度：0.4～1,000回／年 [5]
○重力は電磁気力に比べて非常に弱い：10^－36倍 [4]
○重力波の波長：1.5×10^7ｍ（ほぼ地球の直径：1.27×10^7ｍ）以上[4]
○重力波はあらゆるものを通過する。何を通過してもほとんど影響を受けない。
○素粒子物理学の標準理論において重力相互作用を伝達する素粒子として想定されている重力子（graviton）は2016年現在未検出。
※閉じた弦のうち、一番エネルギーが低い状態が重力子。[6]
２９－２ 重力波により何が分かり、何が可能になるのか？
１）ブラックホールの直接的観測
２）量子重力理論の構築、一般相対性理論と量子論の統合（宇宙の４つの力を統合する理論の構築）
３）ビッグバンやビッグバン以前の宇宙の直接観測
４）宇宙や並行宇宙間の交信
２９－２－１ ブラックホールの直接的観測 [2] [3] [7]
○ブラックホールは光を閉じ込めてしまうので、光を使って観測することはできない。
○重力波を使えば、その波長と振幅からブラックホールまでの正確な距離が分かる。
○またブラックホールの衝突データの蓄積により、宇宙膨張の歴史モデルとそれに影響を与える暗黒エネルギーの性質を得ることができる。
２９－２－２ 量子重力理論の構築、一般相対性理論と量子論の統合（宇宙の４つの力を統合する理論の構築）
○量子重力理論の研究が困難なのは、現在の加速器ではアクセス困難なプランクスケールという非常に小さな世界の観測が必要なため。（大きなエネルギーが必要）[8]
○ブラックホールのように重力が極大な場所を研究できると、量子力学に重力を組み込む量子重力理論の構築が可能になるかもしれない。[2] [7] [8]
２９－２－３ ビッグバンやビッグバン以前の宇宙の直接観測[2]
○現在観測可能なのはビッグバンの表面のみ。
○原子重力波を観測できればビッグバンの内側が見える。：インフレーションモデルを整理できる。
※宇宙はインフレーション時代におよそ10^30倍、フリードマン時空に移行してからさらに10^30倍、合わせておよそ10^60倍ほど膨張した。そのため、初期のプランクスケールの情報がインフレーション後に来るビッグバンによって乱されていない。
２９－２－４ 宇宙や並行宇宙間の交信
○重力子は余剰次元を伝わるため、重力波を使っての並行宇宙同士の交信が期待できる。[7] [8]
２９－３ 重力波の観測
２９－３－１ LIGO（ライゴLaser Interferometer Gravitational-Wave Observatory）
○一辺が4kmのレーザーマイケルソン干渉計。
○2015年に重力波の直接観測に成功した。[2] [3] これにより一般相対性理論が完全に証明された。
※LIGO [10]
○ノイズを避けるためにLIGOでは反射鏡を４段階で吊るしている。[11]
２９－３－２ 宇宙重力波望遠鏡：eLISA（Evolved Laser Interferometer Space Antenna）[12]
○3台の衛星で、一辺が100万kmのレーザー干渉計を形成するもので、ESA( European Space Agency)によって進められている。
○eLISAは低周波数での重力波検知を得意としていて、より高周波を対象とするLIGOやVIRGOとは補完しあう位置づけになる。
○観測開始は2030年代
【参 考】
1. 重力波 - Wikipedia
2. Nadia Drake／訳＝三枝小夜子“重力波、世紀の発見をもたらした壮大な物語” at NATIONAL GEOGRAPHIC 日本版 20160212
3. Michael Greshko／訳＝三枝小夜子” 2度目の重力波観測、天文学はいよいよ新時代へ”at NATIONAL GEOGRAPHIC 日本版 20160617
4. 大原謙一”重力波天文学“ 201404
5.川村静児“重力波検出の原理と世界各国の検出器”20140419
6. 江口 徹“理論で「ひも」解く宇宙”at 東京大学理学部大学院HP
https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/story/newsletter/labo/10.html
7.Ｎｏ．２８ 並行宇宙
8. 量子重力理論 - Wikipedia
9. Ｎｏ．９７ 宇宙人との交信
10. Robert Naeye”Gravitational Wave Detection Heralds New Era”at SKY ＆ TELESCOPE 2016
11. LIGO”LIGO Technology”
https://www.ligo.caltech.edu/page/ligo-technology
12. 宇宙重力波望遠鏡 - Wikipedia
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２９－１ 重力波とは [1]
○重力波（ gravitational wave）は、時空のゆがみが波動として光速で伝播する現象。巨大質量をもつ天体が光速に近い速度で運動するときに強く発生する。
○重力波の概念は、アルベルト・アインシュタインが、一般相対性理論を発表した2年後に発表した。
○2016年2月にLIGOとVirgoのチームは２つのブラックホールの衝突から重力波の最初の直接検出に成功した。また、2016年6月に2度目の検出に成功した。[2] [3]
※２つのブラックホールの衝突から発生する重力波（その１）（Credit: LIGO）[3]
※２つのブラックホールの衝突から発生する重力波（その２）(ILLUSTRATION BY C. HENZE, NASA) [2]
○期待される重力波源：超新星爆発、中性子星・ブラックホールの連星系、原子重力波 [4]
※中性子連星の合体からの重力波の検出頻度：10回／年 [5]
※ブラックホールの連星の合体からの重力波の検出頻度：0.4～1,000回／年 [5]
○重力は電磁気力に比べて非常に弱い：10^－36倍 [4]
○重力波の波長：1.5×10^7ｍ（ほぼ地球の直径：1.27×10^7ｍ）以上[4]
○重力波はあらゆるものを通過する。何を通過してもほとんど影響を受けない。
○素粒子物理学の標準理論において重力相互作用を伝達する素粒子として想定されている重力子（graviton）は2016年現在未検出。
※閉じた弦のうち、一番エネルギーが低い状態が重力子。[6]
２９－２ 重力波により何が分かり、何が可能になるのか？
１）ブラックホールの直接的観測
２）量子重力理論の構築、一般相対性理論と量子論の統合（宇宙の４つの力を統合する理論の構築）
３）ビッグバンやビッグバン以前の宇宙の直接観測
４）宇宙や並行宇宙間の交信
２９－２－１ ブラックホールの直接的観測 [2] [3] [7]
○ブラックホールは光を閉じ込めてしまうので、光を使って観測することはできない。
○重力波を使えば、その波長と振幅からブラックホールまでの正確な距離が分かる。
○またブラックホールの衝突データの蓄積により、宇宙膨張の歴史モデルとそれに影響を与える暗黒エネルギーの性質を得ることができる。
２９－２－２ 量子重力理論の構築、一般相対性理論と量子論の統合（宇宙の４つの力を統合する理論の構築）
○量子重力理論の研究が困難なのは、現在の加速器ではアクセス困難なプランクスケールという非常に小さな世界の観測が必要なため。（大きなエネルギーが必要）[8]
○ブラックホールのように重力が極大な場所を研究できると、量子力学に重力を組み込む量子重力理論の構築が可能になるかもしれない。[2] [7] [8]
２９－２－３ ビッグバンやビッグバン以前の宇宙の直接観測[2]
○現在観測可能なのはビッグバンの表面のみ。
○原子重力波を観測できればビッグバンの内側が見える。：インフレーションモデルを整理できる。
※宇宙はインフレーション時代におよそ10^30倍、フリードマン時空に移行してからさらに10^30倍、合わせておよそ10^60倍ほど膨張した。そのため、初期のプランクスケールの情報がインフレーション後に来るビッグバンによって乱されていない。
２９－２－４ 宇宙や並行宇宙間の交信
○重力子は余剰次元を伝わるため、重力波を使っての並行宇宙同士の交信が期待できる。[7] [8]
２９－３ 重力波の観測
２９－３－１ LIGO（ライゴLaser Interferometer Gravitational-Wave Observatory）
○一辺が4kmのレーザーマイケルソン干渉計。
○2015年に重力波の直接観測に成功した。[2] [3] これにより一般相対性理論が完全に証明された。
※LIGO [10]
○ノイズを避けるためにLIGOでは反射鏡を４段階で吊るしている。[11]
２９－３－２ 宇宙重力波望遠鏡：eLISA（Evolved Laser Interferometer Space Antenna）[12]
○3台の衛星で、一辺が100万kmのレーザー干渉計を形成するもので、ESA( European Space Agency)によって進められている。
○eLISAは低周波数での重力波検知を得意としていて、より高周波を対象とするLIGOやVIRGOとは補完しあう位置づけになる。
○観測開始は2030年代
【参 考】
1. 重力波 - Wikipedia
2. Nadia Drake／訳＝三枝小夜子“重力波、世紀の発見をもたらした壮大な物語” at NATIONAL GEOGRAPHIC 日本版 20160212
3. Michael Greshko／訳＝三枝小夜子” 2度目の重力波観測、天文学はいよいよ新時代へ”at NATIONAL GEOGRAPHIC 日本版 20160617
4. 大原謙一”重力波天文学“ 201404
5.川村静児“重力波検出の原理と世界各国の検出器”20140419
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9. Ｎｏ．９７ 宇宙人との交信
10. Robert Naeye”Gravitational Wave Detection Heralds New Era”at SKY ＆ TELESCOPE 2016
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https://www.ligo.caltech.edu/page/ligo-technology
12. 宇宙重力波望遠鏡 - Wikipedia
【New Song】VISIBLE 【Guest: The Snowman】 Songwriting Studio Gooda！ #Snowman #NewSong #VISIBLE
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Everything returns to the universe.
Truth, love and happiness will become more visible as you approach the edge of death.
There is something which disappears when it is exposed to flames of passion.
【You Tube】https://youtu.be/Trk_bGf5CqY
【新曲】【New Song】VISIBLE 【ゲスト：雪だるま】【Guest: The Snowman】 Songwriting Studio Gooda！ #雪だるま #Snowman
【新曲】VISIBLE 【ゲスト：雪だるま】 Songwriting Studio Gooda！ #雪だるま #新曲 #見える
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【日本語字幕付き】
すべては宇宙に還る。
真理や愛や幸福は死の淵（：暗く寒い極地）に近づくほど見えてくるものなのです。
There is something which disappears when it is exposed to flames of passion
情熱の炎をむき出しにすると見えなくなるものがある。
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【You Tube】https://youtu.be/Trk_bGf5CqY
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