3次元、4次元、5次元の概念は?
我々が住んでいるこの世は何次元?
4次元の世界とはどんな世界だろうか。僕が小学生の頃は、我々が住んでいるこの世は3次元(縦、横、高さ)の世界という認識で、4次元とはいわゆるパラレルワールド的な存在として捉えていた。ところが現在ではこの世が4次元という説が通っている。それは元々の3次元という空間に時間軸を加えて4次元としたものである。空間3軸と時間1軸を指定すれば一点を特定でき、待ち合わせすることができる。
確かに我々は時間の経過を意識して生活していることからすると、これは当たり前であり素直に認知できる。従来は時間と空間は全く独立だったが、相対性理論によりそれが否定され、1907年ミンコフスキーが時空間を1つにした4次元世界の数学として相対性理論の諸関係を整えた。
5次元の世界はパラレルワールド
では現在における5次元とは何であろうか。それがいわゆるパラレルワールド(無数の時間軸を持った空間)に相当する。これは普通では体験しようがない。感覚として捉えるならあの有名な映画、「バック・トゥー・ザ・フューチャー」が分かりやすい。
素粒子を研究していた物理学者のリサ・ランドール博士(マサチューセッツ工科大学)は、宇宙は5次元になっているという説を唱えている。リサ博士は原子核を構成する素粒子の中で実験中にこの世界から姿を消すものがあるという矛盾にぶつかった。素粒子はどこへ消えたのか。小さい異次元やドーナツ型のモデルを研究した結果、私たちをとりまく巨大な時空を理論上実証したのだという。
宇宙は何次元?
私たちの宇宙は10次元という説もある。超弦理論といわれる理論では、空間9+時間1の10次元であるとの理論があるそうだ。ここで、なぜ空間は3でも7でも15でもなく9次元と考えられるのか。理論的に整合するのは空間が9次元の時なのだそうだ。他にも実は4次元設、11次元設などもあるようだ。なんだか意味がよく分からなくなってきてしまう。
2次元の世界の生物は3次元の世界が見えていない
ここで仮に2次元の世界に住む生物がいたとしよう。X軸とY軸の平面の世界です。そこにもう一つ次元を加えて3次元の世界が加わったとする。Z軸が増えた訳です。3次元にいる生物は自分の次元の一部である2次元の生物は見えている。ところが2次元にいる生物にはもともとZ軸の概念がなくZ軸は当然存在しない軸である。2次元にる生物は3次元にいる生物を認識することはできないのである。
しかしよく考えてみれば3次元の生物でも2次元の平面に接している面があるはずである。2次元の生物はその一部の平面のみは認識できるのかも知れない。このように考えると、3次元に住む生物からは基本的に4次元(ここでいう次元は時間ではなく空間とする)にいる生物はその全ては見えないけれど、一部を認識できる可能性がある。
次元をも一つ増やしてみよう。我々の澄む4次元の世界、ここでは4次元目を時間として捉えてるのがよい。この世界からは5次元の世界、つまりパラレルワールドの世界は基本的には認識できない。飽くまでも基本的にである。先ほどの2次元の世界の話を思い出してほしい。4次元の世界からも一部5次元の世界を認識できる場所、あるいは時があるのかも知れない。パラレルワールドは完全にパラレルではなく、どこかの時空で4次元と繋がっていると考えると面白いではないか。x次元とx+1次元は必ずどこかで接点を持っている。これは完全に僕の仮説であって、なんの信ぴょう性もない。
ドラえもんのポケットは何次元?
ここで話題を変えて、ではドラえもんのポケットは何次元だろうか。現在の世界を4次元とするならば、普通ではないから4次元ではなさそうだ。ということは5次元だろうか。ところがドラえもんのポケットのことを4次元ポケットといいますよね。もしかしたら藤子先生は我々の通常の世界は3次元という設定にしていたのかも知れない。つまり我々が4次元目の世界としている「時間」は飽くまでも「時間」であって「空間」ではない。「空間」として我々の世界を3次元と捉え、そこにもう一つ別の「時間」ではない「空間」が増えたポケットが4次元ポケットというわけである。藤子先生はよく考えていたのかも知れない。
もっと詳しく説明すると、実はドラえもんのポケットは、3次元ポケットと4次元 ポケットがある。3次元ポケットにひみつ道具を入れると、ひみつ道具はZ軸方向にほんの少しだけずれた層(4次元)に移動する。4次元は高さ、幅、奥行きに加えてもう一つ方向がある。少しずつずれた各4次元の層に色んな道具をほぼ無限に収納できるのである。3次元空間のポケットだけでは道具は入りきれない。藤子先生は本当によく考えて作品を作ったのである。
(参考:週刊BCN+ テクノロジーで創る5次元世界 2021.04.16)
(参考:日経TECH 世界は5次元なのだ 神足裕司 2007.09.05)
(参考:Frontier Eyes Online 人類の英知② 宇宙は4次元ではなく10次元 2023.09.01)