TED日本語 - ブライアン・グリーン: 宇宙はひとつしか存在しないのか?

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宇宙はひとつしか存在しないのか?
Why is our universe fine-tuned for life?
ブライアン・グリーン
Brian Greene

内容

我々の住む宇宙の他にも宇宙は存在するのでしょうか?映像を交えたスリルのある話し方で、ブライアン・グリーンが 物理学上の未知の問題(何がビッグバンを起こしたかを始めとする数々の問題)を考えることが 多元宇宙の可能性につながることを示唆します。

Script

A few months ago the Nobel Prize in physics was awarded to two teams of astronomers for a discovery that has been hailed as one of the most important astronomical observations ever. And today, after briefly describing what they found, I'm going to tell you about a highly controversial framework for explaining their discovery, namely the possibility that way beyond the Earth, the Milky Way and other distant galaxies, we may find that our universe is not the only universe, but is instead part of a vast complex of universes that we call the multiverse.

Now the idea of a multiverse is a strange one. I mean, most of us were raised to believe that the word "universe" means everything. And I say most of us with forethought, as my four-year-old daughter has heard me speak of these ideas since she was born. And last year I was holding her and I said, "Sophia, I love you more than anything in the universe." And she turned to me and said, "Daddy, universe or multiverse?" (Laughter)

But barring such an anomalous upbringing, it is strange to imagine other realms separate from ours, most with fundamentally different features, that would rightly be called universes of their own. And yet, speculative though the idea surely is, I aim to convince you that there's reason for taking it seriously, as it just might be right. I'm going to tell the story of the multiverse in three parts. In part one, I'm going to describe those Nobel Prize-winning results and to highlight a profound mystery which those results revealed. In part two, I'll offer a solution to that mystery. It's based on an approach called string theory, and that's where the idea of the multiverse will come into the story. Finally, in part three, I'm going to describe a cosmological theory called inflation, which will pull all the pieces of the story together.

Okay, part one starts back in 1929 when the great astronomer Edwin Hubble realized that the distant galaxies were all rushing away from us, establishing that space itself is stretching, it's expanding. Now this was revolutionary. The prevailing wisdom was that on the largest of scales the universe was static. But even so, there was one thing that everyone was certain of: The expansion must be slowing down. That, much as the gravitational pull of the Earth slows the ascent of an apple tossed upward, the gravitational pull of each galaxy on every other must be slowing the expansion of space.

Now let's fast-forward to the 1990s when those two teams of astronomers I mentioned at the outset were inspired by this reasoning to measure the rate at which the expansion has been slowing. And they did this by painstaking observations of numerous distant galaxies, allowing them to chart how the expansion rate has changed over time. Here's the surprise: They found that the expansion is not slowing down. Instead they found that it's speeding up, going faster and faster. That's like tossing an apple upward and it goes up faster and faster. Now if you saw an apple do that, you'd want to know why. What's pushing on it?

Similarly, the astronomers' results are surely well-deserving of the Nobel Prize, but they raised an analogous question. What force is driving all galaxies to rush away from every other at an ever-quickening speed? Well the most promising answer comes from an old idea of Einstein's. You see, we are all used to gravity being a force that does one thing, pulls objects together. But in Einstein's theory of gravity, his general theory of relativity, gravity can also push things apart.

How? Well according to Einstein's math, if space is uniformly filled with an invisible energy, sort of like a uniform, invisible mist, then the gravity generated by that mist would be repulsive, repulsive gravity, which is just what we need to explain the observations. Because the repulsive gravity of an invisible energy in space -- we now call it dark energy, but I've made it smokey white here so you can see it -- its repulsive gravity would cause each galaxy to push against every other, driving expansion to speed up, not slow down. And this explanation represents great progress.

But I promised you a mystery here in part one. Here it is. When the astronomers worked out how much of this dark energy must be infusing space to account for the cosmic speed up, look at what they found. This number is small. Expressed in the relevant unit, it is spectacularly small. And the mystery is to explain this peculiar number. We want this number to emerge from the laws of physics, but so far no one has found a way to do that.

Now you might wonder, should you care? Maybe explaining this number is just a technical issue, a technical detail of interest to experts, but of no relevance to anybody else. Well it surely is a technical detail, but some details really matter. Some details provide windows into uncharted realms of reality, and this peculiar number may be doing just that, as the only approach that's so far made headway to explain it invokes the possibility of other universes -- an idea that naturally emerges from string theory, which takes me to part two: string theory.

So hold the mystery of the dark energy in the back of your mind as I now go on to tell you three key things about string theory. First off, what is it? Well it's an approach to realize Einstein's dream of a unified theory of physics, a single overarching framework that would be able to describe all the forces at work in the universe. And the central idea of string theory is quite straightforward. It says that if you examine any piece of matter ever more finely, at first you'll find molecules and then you'll find atoms and subatomic particles. But the theory says that if you could probe smaller, much smaller than we can with existing technology, you'd find something else inside these particles -- a little tiny vibrating filament of energy, a little tiny vibrating string. And just like the strings on a violin, they can vibrate in different patterns producing different musical notes. These little fundamental strings, when they vibrate in different patterns, they produce different kinds of particles -- so electrons, quarks, neutrinos, photons, all other particles would be united into a single framework, as they would all arise from vibrating strings. It's a compelling picture, a kind of cosmic symphony, where all the richness that we see in the world around us emerges from the music that these little, tiny strings can play.

But there's a cost to this elegant unification, because years of research have shown that the math of string theory doesn't quite work. It has internal inconsistencies, unless we allow for something wholly unfamiliar -- extra dimensions of space. That is, we all know about the usual three dimensions of space. And you can think about those as height, width and depth. But string theory says that, on fantastically small scales, there are additional dimensions crumpled to a tiny size so small that we have not detected them. But even though the dimensions are hidden, they would have an impact on things that we can observe because the shape of the extra dimensions constrains how the strings can vibrate. And in string theory, vibration determines everything. So particle masses, the strengths of forces, and most importantly, the amount of dark energy would be determined by the shape of the extra dimensions. So if we knew the shape of the extra dimensions, we should be able to calculate these features, calculate the amount of dark energy.

The challenge is we don't know the shape of the extra dimensions. All we have is a list of candidate shapes allowed by the math. Now when these ideas were first developed, there were only about five different candidate shapes, so you can imagine analyzing them one-by-one to determine if any yield the physical features we observe. But over time the list grew as researchers found other candidate shapes. From five, the number grew into the hundreds and then the thousands -- A large, but still manageable, collection to analyze, since after all, graduate students need something to do. But then the list continued to grow into the millions and the billions, until today. The list of candidate shapes has soared to about 10 to the 500.

So, what to do? Well some researchers lost heart, concluding that was so many candidate shapes for the extra dimensions, each giving rise to different physical features, string theory would never make definitive, testable predictions. But others turned this issue on its head, taking us to the possibility of a multiverse. Here's the idea. Maybe each of these shapes is on an equal footing with every other. Each is as real as every other, in the sense that there are many universes, each with a different shape, for the extra dimensions. And this radical proposal has a profound impact on this mystery: the amount of dark energy revealed by the Nobel Prize-winning results.

Because you see, if there are other universes, and if those universes each have, say, a different shape for the extra dimensions, then the physical features of each universe will be different, and in particular, the amount of dark energy in each universe will be different. Which means that the mystery of explaining the amount of dark energy we've now measured would take on a wholly different character. In this context, the laws of physics can't explain one number for the dark energy because there isn't just one number, there are many numbers. Which means we have been asking the wrong question. It's that the right question to ask is, why do we humans find ourselves in a universe with a particular amount of dark energy we've measured instead of any of the other possibilities that are out there?

And that's a question on which we can make headway. Because those universes that have much more dark energy than ours, whenever matter tries to clump into galaxies, the repulsive push of the dark energy is so strong that it blows the clump apart and galaxies don't form. And in those universes that have much less dark energy, well they collapse back on themselves so quickly that, again, galaxies don't form. And without galaxies, there are no stars, no planets and no chance for our form of life to exist in those other universes.

So we find ourselves in a universe with the particular amount of dark energy we've measured simply because our universe has conditions hospitable to our form of life. And that would be that. Mystery solved, multiverse found. Now some find this explanation unsatisfying. We're used to physics giving us definitive explanations for the features we observe. But the point is, if the feature you're observing can and does take on a wide variety of different values across the wider landscape of reality, then thinking one explanation for a particular value is simply misguided.

An early example comes from the great astronomer Johannes Kepler who was obsessed with understanding a different number -- why the Sun is 93 million miles away from the Earth. And he worked for decades trying to explain this number, but he never succeeded, and we know why. Kepler was asking the wrong question.

We now know that there are many planets at a wide variety of different distances from their host stars. So hoping that the laws of physics will explain one particular number,93 million miles, well that is simply wrongheaded. Instead the right question to ask is, why do we humans find ourselves on a planet at this particular distance, instead of any of the other possibilities? And again, that's a question we can answer. Those planets which are much closer to a star like the Sun would be so hot that our form of life wouldn't exist. And those planets that are much farther away from the star, well they're so cold that, again, our form of life would not take hold. So we find ourselves on a planet at this particular distance simply because it yields conditions vital to our form of life. And when it comes to planets and their distances, this clearly is the right kind of reasoning. The point is, when it comes to universes and the dark energy that they contain, it may also be the right kind of reasoning.

One key difference, of course, is we know that there are other planets out there, but so far I've only speculated on the possibility that there might be other universes. So to pull it all together, we need a mechanism that can actually generate other universes. And that takes me to my final part, part three. Because such a mechanism has been found by cosmologists trying to understand the Big Bang. You see, when we speak of the Big Bang, we often have an image of a kind of cosmic explosion that created our universe and set space rushing outward.

But there's a little secret. The Big Bang leaves out something pretty important, the Bang. It tells us how the universe evolved after the Bang, but gives us no insight into what would have powered the Bang itself. And this gap was finally filled by an enhanced version of the Big Bang theory. It's called inflationary cosmology, which identified a particular kind of fuel that would naturally generate an outward rush of space. The fuel is based on something called a quantum field, but the only detail that matters for us is that this fuel proves to be so efficient that it's virtually impossible to use it all up, which means in the inflationary theory, the Big Bang giving rise to our universe is likely not a one-time event. Instead the fuel not only generated our Big Bang, but it would also generate countless other Big Bangs, each giving rise to its own separate universe with our universe becoming but one bubble in a grand cosmic bubble bath of universes.

And now, when we meld this with string theory, here's the picture we're led to. Each of these universes has extra dimensions. The extra dimensions take on a wide variety of different shapes. The different shapes yield different physical features. And we find ourselves in one universe instead of another simply because it's only in our universe that the physical features, like the amount of dark energy, are right for our form of life to take hold. And this is the compelling but highly controversial picture of the wider cosmos that cutting-edge observation and theory have now led us to seriously consider.

One big remaining question, of course, is, could we ever confirm the existence of other universes? Well let me describe one way that might one day happen. The inflationary theory already has strong observational support. Because the theory predicts that the Big Bang would have been so intense that as space rapidly expanded, tiny quantum jitters from the micro world would have been stretched out to the macro world, yielding a distinctive fingerprint, a pattern of slightly hotter spots and slightly colder spots, across space, which powerful telescopes have now observed. Going further, if there are other universes, the theory predicts that every so often those universes can collide. And if our universe got hit by another, that collision would generate an additional subtle pattern of temperature variations across space that we might one day be able to detect. And so exotic as this picture is, it may one day be grounded in observations, establishing the existence of other universes.

I'll conclude with a striking implication of all these ideas for the very far future. You see, we learned that our universe is not static, that space is expanding, that that expansion is speeding up and that there might be other universes all by carefully examining faint pinpoints of starlight coming to us from distant galaxies. But because the expansion is speeding up, in the very far future, those galaxies will rush away so far and so fast that we won't be able to see them -- not because of technological limitations, but because of the laws of physics. The light those galaxies emit, even traveling at the fastest speed, the speed of light, will not be able to overcome the ever-widening gulf between us. So astronomers in the far future looking out into deep space will see nothing but an endless stretch of static, inky, black stillness. And they will conclude that the universe is static and unchanging and populated by a single central oasis of matter that they inhabit -- a picture of the cosmos that we definitively know to be wrong.

Now maybe those future astronomers will have records handed down from an earlier era, like ours, attesting to an expanding cosmos teeming with galaxies. But would those future astronomers believe such ancient knowledge? Or would they believe in the black, static empty universe that their own state-of-the-art observations reveal? I suspect the latter. Which means that we are living through a remarkably privileged era when certain deep truths about the cosmos are still within reach of the human spirit of exploration. It appears that it may not always be that way. Because today's astronomers, by turning powerful telescopes to the sky, have captured a handful of starkly informative photons -- a kind of cosmic telegram billions of years in transit. and the message echoing across the ages is clear. Sometimes nature guards her secrets with the unbreakable grip of physical law. Sometimes the true nature of reality beckons from just beyond the horizon.

Thank you very much.

(Applause)

Chris Anderson: Brian, thank you. The range of ideas you've just spoken about are dizzying, exhilarating, incredible. How do you think of where cosmology is now, in a sort of historical side? Are we in the middle of something unusual historically in your opinion?

BG: Well it's hard to say. When we learn that astronomers of the far future may not have enough information to figure things out, the natural question is, maybe we're already in that position and certain deep, critical features of the universe already have escaped our ability to understand because of how cosmology evolves. So from that perspective, maybe we will always be asking questions and never be able to fully answer them.

On the other hand, we now can understand how old the universe is. We can understand how to understand the data from the microwave background radiation that was set down 13.72 billion years ago -- and yet, we can do calculations today to predict how it will look and it matches. Holy cow! That's just amazing. So on the one hand, it's just incredible where we've gotten, but who knows what sort of blocks we may find in the future.

CA: You're going to be around for the next few days. Maybe some of these conversations can continue. Thank you. Thank you, Brian. (BG: My pleasure.)

(Applause)

数ヶ月前 ノーベル物理学賞が 二つの天文学者のチームに授与されました 天体観測史上最大とも言われる発見が 天体観測史上最大とも言われる発見が 受賞に値すると認められたのです 今日はこの発見を簡単に紹介し この発見の解釈に用いられる賛否の分かれる枠組みを紹介します この発見の解釈に用いられる賛否の分かれる枠組みを紹介します この枠組とは 地球、銀河系、その他の銀河のはるか向こうでは 地球、銀河系、その他の銀河のはるか向こうでは 我々の宇宙はひとつではなく 我々の宇宙はひとつではなく 沢山の宇宙が入り混じった 「多元宇宙」というものの一部であるという可能性です 「多元宇宙」というものの一部であるという可能性です

多元宇宙といわれてもピンときません 殆どの人は「宇宙」とは全てを意味すると信じて育ってきました 殆どの人は「宇宙」とは全てを意味すると信じて育ってきました 「殆どの人は」と断ったのはこんな事があったからです 4歳の娘はこの様な考えを 聞きながら育ってきました 去年のことです そんな娘にこう語り掛けました 「ソフィア、宇宙で 一番好きだよ」 「ソフィア、宇宙で 一番好きだよ」 すると こんな答えが返ってきました「パパ、宇宙それとも多元宇宙?」 すると こんな答えが返ってきました「パパ、宇宙それとも多元宇宙?」 (笑)

例え このような変わった環境に育っても 我々と違う世界を想像するのは難しいものです 我々と違う世界を想像するのは難しいものです 違った機能や特性を持った全く別の宇宙です 違った機能や特性を持った全く別の宇宙です しかしこのアイデアが全くの仮説であっても しかしこのアイデアが全くの仮説であっても 真剣に考える理由があることを解って頂きたいのです 真剣に考える理由があることを解って頂きたいのです これが真実かもしれません 多元宇宙の話は3部に分けてお話します 第1部では ノーベル賞受賞の観測結果と 第1部では ノーベル賞受賞の観測結果と それによってもたらされた重要な謎についてお話します それによってもたらされた重要な謎についてお話します 第2部ではその謎を解き明かす仮説を紹介します 第2部ではその謎を解き明かす仮説を紹介します 弦理論に基づいたものです ここで多元宇宙のアイデアが登場します ここで多元宇宙のアイデアが登場します そして最後の第3部で インフレーションと言う 宇宙理論についてお話します インフレーションと言う 宇宙理論についてお話します これはバラバラな話を まとめるものです

第1部は1929 年に始まります 偉大な天文学者エドウィン・ハッブルが 遥か彼方にある銀河が 我々からどんどん遠ざかっているのに気付き 遥か彼方にある銀河が 我々からどんどん遠ざかっているのに気付き 宇宙がだんだんと大きくなり 膨張している事実を確立しました これには皆 びっくりしました それまでの通常の考えでは 宇宙は不変であるというものでした しかし 膨張が正しいにせよ 少なくとも膨張の速度は衰えているはずです 少なくとも膨張の速度は衰えているはずです 地球の重力によって投げ上げたリンゴの上昇が次第に遅くなるように 地球の重力によって投げ上げたリンゴの上昇が次第に遅くなるように 銀河同士の重力が お互いに作用しあって 銀河同士の重力が お互いに作用しあって 膨張の速度を衰えさせているはずです 膨張の速度を衰えさせているはずです

ここで歴史を1990年に進めましょう 冒頭でお話した二つの天文学者のチームが 冒頭でお話した二つの天文学者のチームが この考えに興味を持ち 膨張の減速の度合いを測ることにしました 膨張の減速の度合いを測ることにしました 彼らは入念に遠く離れた銀河の位置を測り 彼らは入念に遠く離れた銀河の位置を測り それをチャートにして 長い年月の間に膨張の速度がどのように変化したか分析しました 長い年月の間に膨張の速度がどのように変化したか分析しました すると 思いがけない結果が出ました 膨張は次第に衰えているどころか 次第に加速している事が解ったのです 次第に加速している事が解ったのです 投げ上げたリンゴが 上に行くに従って速度を増すようなものです 投げ上げたリンゴが 上に行くに従って速度を増すようなものです そんなリンゴを見たら なにが起こっているのか知りたくなります どんな力が働いているのだろう?

同様に このノーベル賞受賞の素晴らしい発見にも 同様に このノーベル賞受賞の素晴らしい発見にも 似たような疑問が起こりました 銀河同士を加速的に引き離すには 銀河同士を加速的に引き離すには どんな力が働いているのだろう? 答えとして最も可能性のあるのが 古いアインシュタインのアイデアです 私達は重力というと 普通 物を引き付け合う力だと思いますが 物を引き付け合う力だと思いますが アインシュタインの一般相対性理論によると アインシュタインの一般相対性理論によると 重力が物を押し離すこともあるのです

どうやって?アインシュタインの計算では もし宇宙が均一で見えない霧のようなエネルギーで もし宇宙が均一で見えない霧のようなエネルギーで 満たされているとすると その霧の生む重力は 物を押し離す反発性の重力になります 物を押し離す反発性の重力になります これは観測にうまく当てはまります この宇宙の見えないエネルギーは現在 ダークエネルギーと呼ばれ この宇宙の見えないエネルギーは現在 ダークエネルギーと呼ばれ 見やすいよう 白い煙状になっていますが 見やすいよう 白い煙状になっていますが このエネルギーの反発性の重力が 銀河同士を押し離しあって膨張を加速させているのです 銀河同士を押し離しあって膨張を加速させているのです 減速ではありません この説明はかなりの進歩です この説明はかなりの進歩です

でもこの第1部には謎があるとお約束しました でもこの第1部には謎があるとお約束しました それは次のようなものです 宇宙にダークエネルギーがどのくらいあれば 宇宙にダークエネルギーがどのくらいあれば 膨張の加速が起こるか天文学者が計算したところ 膨張の加速が起こるか天文学者が計算したところ この様な答えが出ました とても小さな数字です ここで適切な単位を使うと驚くほど小さな数値です ここで適切な単位を使うと驚くほど小さな数値です 「謎」はこの値の意味です 物理の法則から この数値を導ければ良いのですが 物理の法則から この数値を導ければ良いのですが まだ誰も 成功していません

皆さんこう思うかもしれまん 気にする必要あるの? この数字の説明なんて技術的な問題で この数字の説明なんて技術的な問題で 専門家には興味がある詳細だけれど 普通の人には関係ないことだろうと 確かに技術的に些細な事ですが こういうことが大切な事もあるのです 些細な事が未知の真実への 扉を開ける事もあります この数字がその鍵かもしれません なぜかと言うと これを説明しようとすると 他の宇宙の存在の可能性が生じるからです これは弦理論から来る考えですので ここで第2部:弦理論に移ります

ダークエネルギーの謎についには ちょっと頭の片隅に置いておいてください 弦理論について三つ大切な事をお話します 弦理論について三つ大切な事をお話します まず 弦理論とは何でしょう? これはアインシュタインの夢見た 統一論を実現する試みです 宇宙の全ての力をこれ一つで説明しようとする 宇宙の全ての力をこれ一つで説明しようとする フレームワークです 弦理論の中心になる考えはごくシンプルなものです 弦理論の中心になる考えはごくシンプルなものです ものを細かく見てみると 見えるのはまず分子であり 見えるのはまず分子であり それから 原子や素粒子が観測できます 理論では そこから更に中を見られるとすると 現在の技術で観察できるより小さいスケールでは これらの粒子の中に何かがあります 小さな振動するエネルギーの糸 小さな振動するひもです バイオリンの弦は様々なパターンで振動し バイオリンの弦は様々なパターンで振動し 様々な音色を奏でます これらの基本的なひもは様々なパターンで振動し これらの基本的なひもは様々なパターンで振動し 様々な種類の粒子となります 電子やクオーク、ニュートリノ、光子など 様々な粒子は皆ひもの振動から生じるものとして 様々な粒子は皆ひもの振動から生じるものとして ひとつの枠組みにまとめられます 説得力のある見方です 宇宙のシンフォニー 我々のまわりにある全ての様々な物が 我々のまわりにある全ての様々な物が この小さなひもの奏でる音楽により生まれるのです この小さなひもの奏でる音楽により生まれるのです

しかしこのエレガントな統一化には代償があります しかしこのエレガントな統一化には代償があります 過去何年もの研究で 弦理論には数学的に問題があるのが解っています 過去何年もの研究で 弦理論には数学的に問題があるのが解っています 数学的な矛盾を取り除くためには 数学的な矛盾を取り除くためには 我々に馴染みの無い余剰次元を加えなければならないのです 我々に馴染みの無い余剰次元を加えなければならないのです 我々の慣れ親しんでいるのは3次元の空間です これらは高さ 幅 奥行きで表されます これらは高さ 幅 奥行きで表されます でも弦理論ではごく小さなスケールに 更に もっと沢山 次元が存在します 小さく巻き上がっていて 我々が見る事はできません しかしこれらの次元が目に見えなくても 我々の見えるものに大きな影響を与えます なぜなら様々な次元の形が ひもの振動の仕方を決めるからです 弦理論では振動で全てが決まります 弦理論では振動で全てが決まります 粒子の質量、力の強さ そして 何よりもダークエネルギーの量が これらの次元の形によって決定されます これらの次元の形によって決定されます もし これら余剰次元の形が解れば これらの特徴を計算でき ダークエネルギーの量も計算できるはずです

問題はこれら余剰次元の形がわからないと言う事です 問題はこれら余剰次元の形がわからないと言う事です 問題はこれら余剰次元の形がわからないと言う事です 数学によって適切とされる いくつかの候補となる形があるだけです いくつかの候補となる形があるだけです 研究の初期の段階では 候補になる形は5つほどでした それをひとつひとつ見て 実際に私達の観測できる 物理的なものに あてはまるか判断する事ができそうです 物理的なものに あてはまるか判断する事ができそうです しかし時間が経つにつれ 候補になる形が増えました 5つだったものが何百にも何千にもなったのです 大きな数ですがまだどうにか分析できそうです こういうことは大学院生の仕事です こういうことは大学院生の仕事です しかしさらにその数は更に増え続け 何百万、何十億となり 現在その数は10の500乗にもなりました 現在その数は10の500乗にもなりました

どうすればよいのでしょう? あきらめる研究者もでてきました 余剰次元の形の候補がこんなにもたくさんあって それそれが違う物理的特徴を持っているのでは 弦理論で検証可能な予測をすることは不可能だと結論を出したのでした 弦理論で検証可能な予測をすることは不可能だと結論を出したのでした しかし中にはこれを利用して 多元宇宙の可能性を追求したのです 簡単に説明するとこうなります これらの形はすべて対等で どれが本物と言うものではありません どれが本物と言うものではありません 沢山の宇宙がそれぞれ違う形でそれぞれの余剰次元にあるわけです 余剰次元において それぞれ形の違う沢山の宇宙があるわけです これはとても急進的な発想で 我々の謎に大きな影響を与えます ノーベル賞受賞の観測がもたらしたダークエネルギーの量の謎にです

たとえば もし他に幾つもの宇宙があって たとえば もし他に幾つもの宇宙があって それぞれの宇宙の余剰次元が違う形だとすると それぞれの宇宙の余剰次元が違う形だとすると それぞれの宇宙の特徴が違ってきます 特にそれぞれの宇宙にあるダークエネルギーの量も違うわけです 特にそれぞれの宇宙にあるダークエネルギーの量も違うわけです 特にそれぞれの宇宙にあるダークエネルギーの量も違うわけです そうだとすると我々の測った あのダークエネルギーの量を そうだとすると我々の測った あのダークエネルギーの量を 説明する意味が全く変わってきます このシナリオでは ひとつの数字でダークエネルギーを説明する事は出来ないわけです なぜなら 一つでなく沢山の数があるからです なぜなら 一つでなく沢山の数があるからです ということは我々の質問自体間違っていたことになります ということは我々の質問自体間違っていたことになります 正しい質問は なぜ我々が丁度この測定した量の ダークエネルギーがある宇宙に住み 他にいろいろ存在しうる宇宙に住んでいないのかということです 他にいろいろ存在しうる宇宙に住んでいないのかということです

これこそ答えを探す事ができる質問です なぜなら ダークエネルギーの多い宇宙は なぜなら ダークエネルギーの多い宇宙は 物質が固まって銀河になろうとすると ダークエネルギーの反発力が強すぎで 塊が爆発してしまい 銀河が創生されないからです 反対にダークエネルギーの少ない宇宙では 宇宙そのものが収縮してしまい 銀河が作られません 銀河が無ければ 星も無いし惑星もありません もちろん我々のような生物も もちろん我々のような生物も そういう宇宙にはいないということです

私たちが あの特定の量のダークエネルギーを持つ宇宙にいるのは 私たちが あの特定の量のダークエネルギーを持つ宇宙にいるのは この宇宙の条件が 我々のような生命に適しているからです それだけです 謎は解決です 多元宇宙が答えです しかしこのような説明が気に入らない人もいるでしょう 我々の考える物理学と言うものは 観察事実にきちんとした説明を与えるものです しかし観察している物が しかし観察している物が いろいろな所に存在する現実によって異なった値を持つとしたら いろいろな所に存在する現実によって異なった値を持つとしたら いろいろな所に存在する現実によって異なった値を持つとしたら その値であるべき理由を探そうとするのは間違いなのです その値であるべき理由を探そうとするのは間違いなのです その値であるべき理由を探そうとするのは間違いなのです

以前にも同じような事がありました 偉大な天文学者のヨハネス・ケプラーは 別のある数字の虜になっていました 別のある数字の虜になっていました なぜ地球から太陽までの距離が1億5千万km なのかということです 何十年もこの数字の意味を解ろうとしましたが 成功しませんでした なぜかというと ケプラーは間違った質問の答えを探していたからです ケプラーは間違った質問の答えを探していたからです

現在 いろいろな惑星が いろいろな距離で星の周りをまわっていることが解っています 物理学の法則を使って 1億5千万km という特定の数字を説明しようということ自体が間違っています 1億5千万km という特定の数字を説明しようということ自体が間違っています この場合 正しい質問は なぜ人類が太陽からこの距離にある惑星に 住む事になったのか 他の可能性に対してです 我々はこのような質問には答える事ができます 太陽のような恒星にずっと近い惑星は 温度が高すぎて 我々のような生命は存在できません そして恒星からずっと遠い惑星は 温度が低すぎて これもまた 我々のような生命は生きられないのです つまり我々が太陽からこの特定の距離に 住んでいる理由はこの距離が 我々のような生命体にとって不可欠な 条件を作り出すからです 惑星とその距離については これが正しい考え方なのです 要するに 宇宙とそこにあるダークエネルギーを考えるとき この様な考え方があてはまるかもしれません

もちろん大きな違いは 他の惑星の存在はわかっていますが 現時点で 他の宇宙の存在は仮説に過ぎないと言う事です 現時点で 他の宇宙の存在は仮説に過ぎないと言う事です これをまとめるには他の宇宙を生み出すメカニズムが必要です これをまとめるには他の宇宙を生み出すメカニズムが必要です これをまとめるには他の宇宙を生み出すメカニズムが必要です それがこの最後の第3部に結びつきます この様なメカニズムはビッグバンを研究する宇宙学者によって見出されています この様なメカニズムはビッグバンを研究する宇宙学者によって見出されています ビッグバンというと目に浮かぶのは ビッグバンというと目に浮かぶのは 宇宙の爆発が宇宙を作り出し 宇宙の爆発が宇宙を作り出し その空間が外に向かって広がって行く光景です

でもここで あまり知られていない事があります ビッグバンはとても大切な物を忘れています 「バン」(爆発)の部分です 爆発の後どのように宇宙が成長したかは説明されているのですが 爆発の後どのように宇宙が成長したかは説明されているのですが 爆発の元となった力については何も説明がありません このギャップを埋めたのが 改良されたビッグバン理論です インフレーション宇宙論と呼ばれ 宇宙空間の外への膨張に必要な 燃料は何かを特定しました 燃料は何かを特定しました 燃料は量子場に基づく物ですが ここで大切なのは この燃料はとても効率が良く 使い果たしてしまう事がありえないということです 使い果たしてしまう事がありえないということです つまりインフレーション理論によれば ビッグバンが我々の宇宙を生み出すのは 一回とは限らないのです この燃料は我々のビッグバンの他に 幾つものビッグバンを起こし その一つ一つが別々の宇宙を生成しました 私達の宇宙は多数の泡の集った多元宇宙の一つの泡に過ぎないのです 私達の宇宙は多数の泡の集った多元宇宙の一つの泡に過ぎないのです

これを弦理論と組み合わせるとこんな風になります これを弦理論と組み合わせるとこんな風になります それぞれの宇宙に余剰次元があります 余剰次元はいろいろな形で 別の形は別の物理的特徴を生み出します 我々が他の宇宙でなくこの宇宙に存在するのは 単に この宇宙でのみ 例えばダークエネルギーの量などの物理的な特徴が 我々の存在に適しているからです これが説得力があり また同時に議論も多い 宇宙の見方です 最新の観測や理論からこの見方が注目されるようになりました 最新の観測や理論からこの見方が注目されるようになりました

残る疑問はもちろん 他の宇宙の存在を 確認する事は出来るのかということです 私はこの様な形で それが可能かもしれないと考えています インフレーション理論は 既にそれを支持する観測結果があります この理論が予測するのは ビッグバンがとても強く 宇宙がとても速く膨張した時 ミクロの世界で起こった量子学的な揺れが マクロの世界にも影響して 指紋のようなものを残したと言う事です 微妙に高温や低温な部分が 宇宙全体にあるパターンです これは性能の良い望遠鏡で観測されています 更に 他の宇宙があれば この理論によると 時には これらの宇宙が衝突するのです もし我々の宇宙が別の宇宙と衝突したとすれば もし我々の宇宙が別の宇宙と衝突したとすれば その衝突でうまれた宇宙に広がる 微妙な温度の変化を 見つける事ができる日がくるかもしれません 見つける事ができる日がくるかもしれません 奇想天外に思える考えも 観測を通じて確立されたものになり 観測を通じて確立されたものになり 他の宇宙の存在を確固としたものにするかもしれません

まとめに これらの考えが まとめに これらの考えが 遠い未来に予測される事を お話したいと思います 遠い未来に予測される事を お話したいと思います 我々は この宇宙が不変ではない事や 我々は この宇宙が不変ではない事や 宇宙は膨張している事、 また その膨張が加速している事や 他の宇宙が存在するかもしれない事などを 遠く離れた銀河から来る かすかな星の光りを慎重に観測して学んできました かすかな星の光りを慎重に観測して学んできました しかし膨張が加速的に速まっているということは 遠い未来には これらの銀河は我々からどんどん遠くに離れていってしまい 遠い未来には これらの銀河は我々からどんどん遠くに離れていってしまい 観測できなくなってしまいます 望遠鏡の技術的な限界の問題ではなく物理学の理論上の問題です 望遠鏡の技術的な限界の問題ではなく物理学の理論上の問題です これらの銀河が発する光りは最速といわれる光速で伝わってきても これらの銀河が発する光は最も速い光速で伝わってきても 常に伸び続ける距離を克服する事が出来ないからです 常に伸び続ける距離を克服する事が出来ないからです 遠い将来の天文学者は深い宇宙を覗いてみても 遠い将来の天文学者は深い宇宙を覗いてみても 永遠に広がる不変で真っ暗な 無の空間が見られるだけです それを見て こんな結論をだすかもしれません 宇宙は不変であり 存在するのは真ん中にある自分たちの住むオアシスだけであると 存在するのは真ん中にある自分たちの住むオアシスだけであると 我々から見れば確実に間違った見方です 我々から見れば確実に間違った見方です

将来の天文学者が 我々のような前時代からの 記録を受け継ぐかもしれません 銀河に満ちた宇宙が膨張しているというデータです 銀河に満ちた宇宙が膨張しているというデータです でも将来の天文学者はそんな太古の知識を信じるでしょうか? でも将来の天文学者はそんな太古の知識を信じるでしょうか? それとも彼らはその時代にある 最新の技術で観測できる 真っ暗な不変な宇宙を信じるでしょうか? たぶん後者ではないかと思います という事は 我々がこの時代に生きているのはとても幸運だと言う事です という事は 我々がこの時代に生きているのはとても幸運だと言う事です 宇宙の深い真実が まだ人類に探索できるところにあるからです 宇宙の深い真実が まだ人類に探索できるところにあるからです 宇宙の深い真実が まだ人類に探索できるところにあるからです いつまでもこの様なわけには行かないようです 今日の天文学者は強力な望遠鏡を天に向けて 今日の天文学者は強力な望遠鏡を天に向けて 極めて有用な情報を持つ僅かな量の光子を集めてきました 何十億年かけて届く電報みたいな物です 何十億年かけて届く電報みたいな物です その年月をかけて届いたメッセージははっきりしています 時に自然はその秘密を 解きがたい物理法則でしっかりと守っていますが 解きがたい物理法則でしっかりと守っていますが 時に真実の本当の姿は 地平線のすぐむこうから手招きしているのです

ありがとうございました

(拍手)

クリス・アンダーソン: ありがとう 目がまわり 心をおどらせるとてつもないアイデアですね 目がまわり 心をおどらせるとてつもないアイデアですね 歴史的に見て現在の宇宙論の置かれた状況をどう思いますか? 歴史的に見て現在の宇宙論の置かれた状況をどう思いますか? 歴史的に見て現在の宇宙論の置かれた状況をどう思いますか? 今までになかった事が起きているのでしょうか?

BG: どうでしょう 観測のデータが将来 十分得られなくなるかもしれないと考えると 観測のデータが将来 十分得られなくなるかもしれないと考えると 現在 既にそうではないかと疑問になります 宇宙の進化を考えると宇宙の彼方にある大切な情報が 既に我々の手の届かない所にあるのかもしれません 既に我々の手の届かない所にあるのかもしれません そうだとすると 我々の疑問を完全に理解する事は出来ないかもしれません 我々の疑問を完全に理解する事は出来ないかもしれません

その一方 現在の知識で宇宙の年齢を理解できます その一方 現在の知識で宇宙の年齢を理解できます 137.2 億年前から来る宇宙マイクロ波背景放射を分析して 137.2 億年前から来る宇宙マイクロ波背景放射を分析して 137.2 億年前から来る宇宙マイクロ波背景放射を分析して 計算で予測することが観測と一致します 計算で予測することが観測と一致します 本当にびっくりする事です ですから すごく進歩してきたわけです でも将来何に突き当たるかわかりません

CA: 数日この会場にいらっしゃいますね 是非いろいろお話を伺いたいものです ありがとう ブライアン(BG: どういたしまして)

(拍手)

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品詞分類

  • 主語
  • 動詞
  • 助動詞
  • 準動詞
  • 関係詞等

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