数学では、無限に大きい量と小さい量の両方を扱い、操作することが可能です。したがって、無限に小さいものを扱う場合、寸法、体積、面積を持たない要素として記述される「点」の定義が得られます。つまり、サイズがなく、空間内の位置を決定します。ただし、次元はありませんが、点は数学的計算の基本です。
一方、物理学では、実際の物体が非常に小さい場合、たとえば物質を構成する基本要素であるクォークより小さい場合、数式は機能せず、奇妙な結果、通常は無限大をもたらします。 。したがって、小さな空間に存在する力に反応する点の比率で何かを説明しようとすると、事態は複雑になります。
数学者は無限に小さいサイズや距離を扱うことにまったく抵抗がありませんが、物理学者は、可能な限り小さい物体に限界があるのか、あるいは無限に小さい空間があるのかどうか疑問に思っています。このような状況下で、無限に小さい次元で重力を考えると、この力は無限となり、空間を形成する「布」を破壊し、ブラックホールの泡を作り出します。
ポイント
歴史を通じて、人類はギリシャ人とともに物質が原子で構成されていることを発見し、その後（J.J.トムソンとともに）原子が電子で構成されていることを発見しました。その後、1930 年代に、イギリスの物理学者ウォルトンとコッククロフトが粒子加速器を使って原子核を分離することに成功しました。これはほんの始まりにすぎませんでした…
それ以来、継続的な実験と技術開発、そしてますます強力な粒子加速器の構築を通じて、私たちは原子核が陽子と中性子によって形成され、これらがクォークによって構成されていることを発見しました。
しかし、物質を形成する基本ブロックが「粒子」であることはすべて示されているにもかかわらず、現在の粒子加速器を使用してクォークと電子を分割することはまだ不可能です。
理論
この問題を回避し、無限に小さい比率と空間を処理できるようにするために、量子物理学は、波動と粒子の二重性や、速度が何かを同時に決定することの不可能性を扱うハイゼンベルクの不確定性原理など、いくつかの平行した代替案、つまり理論に依存しています。特定の瞬間における粒子の（またはエネルギー）と位置。
この点に関しては、実際にはまだ証明されていない 2 つの理論があります。そのうちの 1 つは、宇宙に存在する最小の「物」はクォークよりもはるかに小さいと仮定しています。実際、この物体は、既知の粒子よりもはるかに小さいとはいえ、有限の寸法を持つ、現実的かつ具体的なものであり、ヒッグス粒子が発見されたというこの理論を証明しようとしていた。
もう 1 つの理論は、弦と超弦の理論です。この理論では、宇宙で最も小さなものは、粒子ではなく、無限に細い弦であるが、ある程度の長さはあり、バイオリンの弦のように振動するだろうと物理学者が理論化しています。それぞれの種類の振動は、標準模型で記述される粒子、つまり電子やクォークなどに対応します。言うまでもなく、これらの理論では最大 11 次元の概念が考慮されています。並行世界が存在する可能性。
答えは？
しかし、これらの理論は、結局のところ、宇宙に存在する最小のものは何なのか、そして物質を構成する基本要素は何なのかを説明する可能性があり、魅力的であるにもかかわらず、証明されるためには、宇宙で再現される必要があります。研究室。そして、ここ数十年で物理学は大きく進歩しましたが、宇宙が「どれほど無限に大きいか」「どれほど無限に小さいか」といった疑問の答えにはまだ程遠いのです。
ソース