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わずかに異なる物理法則に支配された他の宇宙を想像するのは簡単だ。そこでは、知的生命体も、組織化された複雑なシステムもまったく発生しない。では、私たちが誕生した宇宙が存在することに驚くべきだろうか?

この疑問は、私を含む物理学者が何十年もかけて答えを出そうとしてきたことだ。しかし、それは難しいことが分かっている。宇宙の歴史は、ビッグバンの1秒後まで確実にさかのぼることが出来るが、それ以前に何が起こったかを測定することは困難だ。加速器は、最初のナノ秒の極限状態を再現するのに十分なエネルギーを作り出すことができないのだ。

しかし、私たちの宇宙の重要な特徴が刻み込まれたのは、その最初のほんのわずかな秒数だと予想される。

宇宙の状態は、重力定数(G)や光速(C)といった自然界の固定量である「基本定数」によって記述することが出来る。基本定数は約30種類あり、粒子の質量や力、宇宙の膨張などのパラメーターの大きさや強さを表している。しかし、これらの定数がどのような値であるべきかは、私たちの理論では説明出来ない。そのため、自然を正確に記述するためには、定数を測定し、その値を方程式に代入しなければならない。

この定数の値は、星、惑星、炭素、そして最終的には人間といった複雑なシステムが進化することができる範囲にある。物理学者は、これらの定数のいくつかにほんの数パーセントでも手を加えると、この宇宙に生命が存在しなくなることを発見した。したがって、生命が存在するという事実には、いくつかの説明が必要だ。

幸運な偶然の一致に過ぎないという説もある。しかし、別の説明として、私たちが住んでいるのは多元宇宙であり、そこには異なる物理法則や基本定数の値を持つ領域が存在すると考えられる。ほとんどの領域は生命にとって完全に不適当であるかも知れない。しかし、統計的に見れば、いくつかの領域は生命に優しいはずだ。

迫り来る革命?

物理的な現実はどこまで広がっているのだろうか?天文学者が原理的に観測できる範囲よりも、もっと広い範囲にあると確信している。その領域は間違いなく有限だ。それは、海の上と同じように、その先が見えない水平線があるからだ。海が水平線の向こう側で止まっているとは思わないように、観測可能な宇宙の限界の向こう側には銀河が広がっているはずだ。加速する宇宙では、私たちの遠い子孫も観測することは出来ないだろう。

物理学者の多くは、私たちが決して見ることのできない銀河が存在し、その数は私たちが観測できる銀河よりも多いことに同意するだろう。もし、その銀河が十分に広がっていれば、私たちが想像しうるすべての出来事が何度も繰り返されるかも知れない。地平線の彼方では、私たちは皆、アバターを持っているかも知れないのだ。

この広大な(主に観測できない)領域は、「我々の」ビッグバンの余波であり、おそらく我々が観測できる宇宙の一部と同じ物理法則に支配されているはずだ。しかし、私たちのビッグバンは唯一無二のものだったのだろうか?

初期の宇宙は、1兆分の1秒ごとに2倍に膨れ上がったとするインフレーション理論が、観測的に真に支持されている。銀河形成の “種”となる揺らぎや波紋を除いて、宇宙がこれほど大きく、滑らかである理由を説明することが出来る。

しかし、アンドレイ・リンデをはじめとする物理学者たちは、この古い時代の不確かな物理について、ある特定の、しかしもっともらしい仮定のもとで、ビッグバンが「永遠に」発生し、それぞれが新しい宇宙を生み出すことを明らかにした。

重力とミクロ物理学の法則を統合する試みである弦理論では、宇宙のすべてが、振動する小さな弦でできていると仮定している。しかし、この理論では、私たちが経験する次元よりももっと多くの次元が存在すると仮定している。このような余分な次元は、私たちが気づかないほど、ぎゅっと凝縮されていることを示唆している。そのため、他のビッグバンが冷却されると、異なる法則に支配される可能性があるのだ。

つまり、「自然の法則」とは、私たちの宇宙を支配するローカルな法律なのかも知れない

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もし物理的な現実がこのようなものであるならば、「反実仮想」の宇宙、つまり重力や物理などが異なる場所を探索し、どのような範囲やパラメータがあれば複雑性が生まれ、どのようなパラメータがあれば不毛な宇宙や「死産」につながるかを探ることに、真の動機がある。興味深いことに、この研究は現在も進行中で、最近の研究では、私たちの住む宇宙よりもさらに生命に優しい宇宙を想像することができるかもしれないと言われている。しかし、物理定数を「調整」すると、ほとんどの場合、宇宙は死滅してしまう。

とはいえ、多元宇宙という概念を好まない人もいる。ケプラーが惑星の軌道を入れ子のプラトニックソリッドに関連付ける数的探求をしたように、定数を説明する基本理論の希望がむなしくなってしまうのではないかと心配するのだ。

しかし、私たちの好みは、物理的な現実のあり方とは無関係だ。そのため、私たちは、差し迫った宇宙論的大革命の可能性に心を開くべきだ。まず、地球は太陽系の中心ではなく、太陽の周りを回っているというコペルニクス的な事実が明らかにされた。そして、私たちの銀河系には何十億もの惑星系があり、私たちの観測可能な宇宙には何十億もの銀河があることに気付いた。

では、私たちが観測している領域、つまりビッグバンは、はるかに大きな、そしておそらく多様なアンサンブルのごく一部なのでだろうか?

物理学か形而上学か?

私たちの宇宙がどれほど非定型なものなのか、どうやって知ることが出来るのだろうか。そのためには、各定数の組み合わせの確率を計算する必要がある。これは、理論的な大きな進歩を待つしかないだろう。

他のビッグバンが存在するかどうかは、最終的には分からない。しかし、それは単なる形而上学ではない。私たちはいつか、その存在を信じる理由を手に入れることが出来るかも知れない。

具体的には、超早期ビッグバンの極限状態での物理を記述する理論があり、その理論が、例えば素粒子物理学の標準モデルで説明のつかないパラメータを導き出すなど、他の方法で裏付けされていた場合、複数のビッグバンを予測するならば、それを真剣に考慮すべきだ。

批判者は、他の宇宙を観測することは絶対にできないので、多元宇宙は非科学的であると主張することがある。しかし、私はそうは思わない。私たちはブラックホールの内部を観察することは出来ないが、そこで何が起こるかについて物理学者ロジャー・ペンローズの言うことを信じている。彼の理論は、私たちが観察できる多くの事柄と一致することで信頼を得ているのだ。

15年ほど前、スタンフォード大学で行われたパネルディスカッションで、多元宇宙という概念をどの程度真剣に考えるか、「金魚、犬、命のどれを賭けるか」と問われたことがあります。私は、ほぼ犬のレベルだと答えました。リンデは、自分の人生を賭けるに等しいと言った。後に、この話を聞いた物理学者のスティーブン・ワインバーグは、「マーティン・リースの犬とアンドレイ・リンデの命を喜んで賭ける」と言った。

悲しいことに、リンデも愛犬も私も、答えが出る前に死んでしまうのではないだろうか。

量子論がサルには難しすぎるのと同じように、その答えを理解できるかどうかもわからない。しかし、機械的な知能が、いくつかの弦理論の幾何学的な複雑さを探求し、例えば標準モデルの一般的な特徴を吐き出すことは可能だろう。そうなれば、私たちはその理論に自信を持ち、他の予測も真剣に受け止めることが出来るだろう。

しかし、理論家にとって最大の喜びである「アハ」という洞察の瞬間は訪れないだろう。物理的な現実の深層は非常に奥深く、その解明は人類以後の種を待たなければならないかも知れない。しかし、多元宇宙を非科学的と断じる理由にはならない。


本記事は、Martin Rees氏によって執筆され、The Conversationに掲載された記事「The multiverse: our universe is suspiciously unlikely to exist – unless it is one of many」について、Creative Commonsのライセンスおよび執筆者の翻訳許諾の下、翻訳・転載しています。

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