なぜ宇宙は存在するのか、と考えたことはありますか？

2020年12月31日

なぜ宇宙は存在するのか、と考えたことはありますか？現代の宇宙論は、そんな大それた疑問にも科学的な答えを見つけようと、少しずつではありますが歩みを進めています。もちろん、確実な答えが見つかっているわけではありませんが、考える手がかり程度は得られてきた、とは言えると思います。最新の知識を持ってこの大きな疑問に向き合った時、そこにはどのような世界観が見えるのか探っていきましょう。

今もあなたの体を無数のニュートリノが突き抜けている！

いまも私たちの周りには、このようなニュートリノが角砂糖ほどの大きさの体積あたり300個あまりの割合で存在しています。しかし、私たちにはそれを感じることは全くできません。なぜなら、ニュートリノは幽霊のように物質をすり抜けてしまうからです。いまこの本を読んでいる間にも、あなたの体を無数のニュートリノが突き抜けています。でも痛くも痒くもないと思います。それもそのはず、ニュートリノは周囲にほとんど何の痕跡も残さず走り抜けてしまうという性質を持っているからです。

大量のニュートリノが走り抜ける祭ごく稀に痕跡を残すことがあります。ニュートリノの数やエネルギーが大きければ大きいほど、その痕跡が見つかることが増えます。実は太陽からも大量のニュートリノが放出されていて、私たちの持っている現在の技術でも、それらのニュートリノを検出することは可能となっています。しかし、宇宙初期に発生したニュートリノはエネルギーが低すぎて、現在の技術では検出できません。残念ながら、現在では検出できない宇宙背景ニュートリノも将来検出可能になるかもしれません。

インフレーションで巨大化した空間

私たちに見える範囲の宇宙は、当初ものすごく小さい範囲だった空間がインフレーションで巨大化したものということになりますが、そこからさらに離れた場所では、インフレーションが起こらなかった場所もあるかもしれませんし、いまだにインフレーションを続けている場所もあるかもしれません。私たちに見える範囲よりもずっと大きな観点から見ると、宇宙は極めてでこぼこした奇妙きてれつなものになっている可能性があります。

加えて量子論の原理によると、スカラー場の値は完全に一つに決まっているわけではなく、いわゆる〝量子ゆらぎ〟を持っています。坂を下へ下へと降っているように見えても、わずかな確率ではありますがうへ方向へ戻ってしまうことも。そんな場所では、インフレーションが他よりも長く続くこともあります。私たち人間が目にすることができるのは宇宙のごく一部。それが、科学によって宇宙の成り立ちを解き明かす一歩を着実に歩んでいるのは面白いことです。科学者たちは自分たちの存命中にその謎を解明することはできないとわかっていても、その研究に心血を注ぎ込む、頭が下がる思いです。

What is time？では哲学的質問に

私たちは、時間が常にものごとの背後に流れていると感じています。そうでない状況など経験したくともできません。でも、それはこの宇宙の中だけのことだったなんて何たること！と叫びたくなる気持ちを抑えて、先に進みましょう。こう考えてくると、そもそも時間とは何なのか、という深遠な問題にぶち当たります。余談ですが、英語を習いたての人が今の時刻を訪ねようとして、外国人に、What is time？と言いました。その外国人は「ウーン」と考え込んでしまったそうです。時刻を聞いたつもりが、「時間とは何ですか」という哲学的な質問をしてしまったというオチです。ちなみにこの場合は、What is the time？のように「the」をつけて聞けば、ちゃんと時計を見て時刻を教えてくれます。それはさておき、時間とは何でしょうか。私たちは当たり前のように時間の中に生きていて、あらためてそれが何かと聞かれると困ってしまいます。

キリスト教の神学者、聖アウグスティヌスの有名な言葉に、「時間とは何か、誰からも尋ねられなければ、私はそれをわかっている。誰かに尋ねられて説明しようとすると、私はそれがわからなくなる」というのがあります。時間に限ったことではなく、本を読んで色々な知識を吸収したつもりでも、人にそれは何か？と尋ねられるとうまく説明できず困ることも日常茶飯事のようによくある。僕のように広く浅い知識で十分というたちの人間だと、専門の人と同等に話すことはできないが、まあ知らないよりマシかな程度に軽く考えている。知識の深堀りは興味のあるテーマだけという本の読み方は今後も変わらないと思う。

みんなが使っているGPSは一般相対性理論により成り立っている

皆さんも使っている携帯や自動車のナビに付いているGPSは、人工衛星からの信号を受信して現在位置を特定する装置です。GPS衛星も上空にあるので、地上とは時間の進む速さがわずかに違います。でも、GPSを正確に働かせるにはとても高い精度を求められるので、わずかな時間のずれでも無視できません。実際のGPSではではさまざまな要因による時間の補正を行なっていますが、その中にこの一般相対性理論による時間のずれもちゃんと入っています。

私たちの知らないところでいつの間にか使われている一般相対性理論。生活に密着した技術となっているGPSもそんな中の一つ。宇宙を身近に感じ、宇宙の謎に迫る平易な言葉で書かれた入門書といってもいい書籍となっております。

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