並行宇宙の存在を示す5つの理論

space 2018/07/06

私たちの宇宙は、果たして一つしかないのでしょうか?

SF映画ではもちろん、科学的事実でさえ私たちの世界とは別の宇宙が存在することが示唆されています。そこでは、あなたの行った選択すべてに対応する別の現実が「上演」されているといわれています。

この概念は「並行宇宙」として知られ、その並行宇宙の集団が「マルチバース(多元宇宙)」理論を形作っています。このアイディアは天文学界だけでなく、漫画本やテレビゲーム、TVシリーズや映画にまで普及しており、皆さんご存知『スター・トレック』から『デジモン』といった様々な作品で使われ、一般層にも広く知れ渡るようになりました。

今回は、そんな夢が詰まった「マルチバースに関する7つの理論」をご紹介します。

マルチバース理論って?

137億年前、私たちの宇宙に存在するすべては「極小の特異点」でした。ビッグバン理論によると、それから何らかのきっかけによって3次元の宇宙へと広がり、膨張したといわれていますが、そのきっかけが何なのかはまだわかっていません。

この最初の膨張に使われた膨大なエネルギーが冷えるにつれて、光が輝きはじめます。すると最終的に小さな粒子が形成され始め、私たちが現在見ている銀河や恒星、惑星などの大きな物質になりました。

それでは、そこから生まれた宇宙は一つだけなのでしょうか?現在の技術では、私たちの宇宙の内部しか観察できません。というのも、宇宙は湾曲しているので、私たちはその金魚鉢の内側から、外を見ることができないからです。

しかし、マルチバースがなぜ可能なのかを説明する理論は少なくとも5つあります。

証拠1. 無限の宇宙

時空がどんな形をしているのか、実際にはわかりません。有名な一説には、それは「平ら」で、そして「無限に広がっている」といいます。

しかし無限ということは、そこには多くの宇宙が可能性として存在し得るということです。しかしそれを突き詰めると、宇宙がそれ自身「繰り返し」、「やり直す」ことが可能であることになります。なぜなら、粒子の組み合わせは「有限」であり、ある時点で反復し始めなければならないからです。

証拠2. 泡宇宙

前項の「無限宇宙」に加えて、タフツ大学の宇宙学者アレキサンダー・ビレンケンによって提唱された「永遠のインフレーション」と呼ばれる理論は、それらとはまた別の宇宙が生成される可能性があることを示しています。

この理論によれば、宇宙全体を見ると、膨張がストップしているような箇所もあれば膨張し続けている箇所もあることで、数多くの孤立した「泡宇宙」が存在していることになるのです。

この説が面白いところは、宇宙同士がリンクしていないので、他の宇宙が私たちの宇宙とは異なる物理法則を持ち得るというものです。

証拠3. 並行宇宙

次は、重要な並行宇宙という概念についてです。

時空が平らであるというアイディアにもどると、マルチバースにおける可能な粒子の配置の数は、「10の10乗の122乗(10^10^122)」の可能性に限定されるといわれています。

よって、宇宙のパッチの無限の数をもってすると、それらのうちにある粒子の配置は繰り返されなければなりません。しかも際限なく何度も、です。

これは、無限に多くの「並行宇宙」があるということを意味しています。複数の宇宙パッチは、まさに私たちの宇宙と同じで、1つの粒子だけ異なるパッチや、2つだけ異なるパッチそして、私たちの宇宙とは完全に異なるパッチまで同時に存在するのです。

有名ですが、物理学者スティーブン・ホーキング博士がこの世を去る前の最後の論文もまたマルチバースに関わるものでした。論文は2018年5月に発表され、それは博士がなくなった数カ月後でした。その理論に関して、ワシントンポストに掲載されたインタビューで次のように答えています。「私たちは単一で唯一の宇宙にまで縮小したわけではありません。私たちの研究結果は、多元的宇宙の著しい縮小、すなわち、存在するかもしれない宇宙の数ははるかに小規模であることを示しています」

証拠4. 娘宇宙

ミクロ世界を扱う「量子力学」では、上記に示されたのとはまた別の方法で、複数の宇宙が生じ得るということを示唆しています。

量子力学では、決定的な結果よりも「可能性・確率」という観点から世界が記述されます。

そして確率論に従うなら、起こることが可能なあらゆる結果は、それぞれの別の宇宙でも起こり得るのです。

よって、ある宇宙ではあなたは中国で働いていますが、他の宇宙ではおそらくあなたは道の途中だったり、どこか違った場所に飛行機で到着するところだったり、そこに滞在することに決めたりなど、異なる宇宙に枝分かれするのです。

証拠5. 数学的宇宙

数学とは、単に「宇宙を記述するのに有用なツール」であるだけなのか、あるいは「数学自体が根本的な現実」であるのかということについては、長きにわたり議論が行われています。

もし後者が真実であるなら、私たちは、宇宙がもつ数学的な性質を不完全に知覚しているといえます。

その場合、私たちの宇宙を構成している特定の数学的構造は、おそらく、唯一のオプションではなくなり、実際はありとあらゆる可能な数学的構造が、それぞれ独自の宇宙として存在している可能性があるのです。

「数学的宇宙とは、人間の固定観念から完全に独立した方法で記述できる何かです」と、この理論の提唱者であるMITのマックス・テグマーク氏は話しています。「私はこの宇宙を生み出した、それ自身は私とは独立して存在でき、もし人間がいなくても存在し続けられるものがあると信じています」

 並行宇宙に反対する議論

並行宇宙の証拠や理論を挙げていきましたが、もちろん皆が並行宇宙理論に賛成しているわけではありません。2015年、天文物理学者のイーサン・シーゲル氏は、時空が理論上無限に広がることに賛成したものの、いくつかの限界があるとも述べています。

鍵となる問題は、この宇宙がたったの140億歳以下であるということです。よって、私たちの宇宙の年齢そのものは、無限ではなく有限ということになります。この世界は、粒子が再配置するための可能性の数を限定しているのです。

また宇宙の始まりに起きた拡大は、指数関数的に起きました。というのも、空間そのものの固有のエネルギーが非常に大きいからです。しかし、時間と共にこのインフレーションは明確に遅くなりました。そしてビッグバンで作られた物質の粒子は広がり続けてはいません。

これが意味するのは、マルチバースは異なるインフレーション率と、インフレーションにかかる異なる時間を持つだろうということです。これは宇宙が私たちの宇宙と似通ったものになる可能性を低くするのです。

シーゲル氏いわく、「基本定数や、粒子と相互作用の可能な値が無限に存在するかもしれない問題、そして多世界解釈が実際に私たちの物理的現実を描いているのかといった解釈の問題を脇に置いたとしても、実際には、あり得る結果の数はとても早く上昇し、それは単なる指数関数よりもずっと速いので、インフレーションが真に無限の時間起きない限りこの世界と全く同じ並行世界はありえません」

しかし、他の宇宙が無いことを限界と見る代わりに、シーゲル氏は次のような哲学をもっています。それは唯一であることを祝うことがいかに重要かということです。

彼は後悔が残らないように、あなたの役に立つような選択をするようアドバイスします。というのも、あなたの夢そのものが叶うような選択をした他の現実など無いからです。あなたは、それらの選択を引き起こすことができる「唯一の人間」なのですから。

 

via: Space.com/ translated & text by SENPAI

 

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