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みなさん、ちょっと想像してみてください。あなたが探偵だとして、ある事件現場に駆けつけたとしますよね。
はい。探偵として現場に入るわけですね。
そこで、監視器の人から、実はこの現場に残された証拠の95%は目に見えませんし、触ることもできませんし、そもそも本当に存在するかどうかも分かりませんって言われたらどうしますか?
いや、それはもう自分がどうかしてしまったのかって疑いますよね。仕事にならないというか。
ですよね。でも驚くべきことに、人類の英一の結晶であるはずの現代の最先端の天体物理学、つまり宇宙論がまさに今この状態に陥ってるんですよ。
現在の主流である標準宇宙モデル、いわゆるラムダCDMモデルが抱えているものすごく深刻なジレンマの話ですね。
はい。今回はこのテーマをリスナーの皆さんと一緒に深掘りしていきたいと思います。
よろしくお願いします。このラムダCDMモデルって、もともとはアインシュタインの重力理論をベースにして非常に美しく機能していたんです。
過去形ということは今は違うんですか?
そうなんですよ。新しい観測データが出てくるために、計算の辻褄を合わせるために、正体不明のゴーストのような成分を次々と継ぎ足してきた歴史があるんです。
リスナーの皆さんも仕事や勉強で似たような経験があるかもしれませんね。
効率を上げるために新しいルールとか例外をどんどんシステムに継ぎ足していった結果、誰も全体像を把握できない巨大な迷宮が出来上がってしまうみたいな。
まさにそれです。宇宙論のモデルも気づけば継ぎはぎだらけのフランケンシュタインのような状態になっています。秘伝のたれの悪い継ぎ足というか。
その継ぎ足の結果が、さっきの95%の証拠が見えないっていう話に繋がるんですか?
ええ。現在の私たちが知っている星やガスといったいわゆる通常の物質は、宇宙全体のたった5%にまで追いやられてしまったんです。
たった5%?じゃあ残りの95%は一体何なんですか?
それが、銀河が遠心力でバラバラにならないように繋ぎ止める見えないノロのようなダークマターが約27%。
はい、ダークマターですね。
そして、宇宙の膨張を不自然なまでに加速させている謎の爆薬のようなダークエネルギーが約68%を占めているというかなり強引な設定になっているんです。
95%が正体不明の幽霊成分だなんて、科学のモデルとしてはかなり苦しいですよね。
ええ、本当に。しかもその継ぎはぎのせいで致命的なエラーまで起きているんです。
エラーですか?
ハップルテンションと呼ばれる宇宙論最大の危機です。
現在のこの不自然なモデルを使って宇宙の年齢とか膨張速度を計算すると、観測方法によって結果が真っ二つに割れてしまうんです。
それはまずいですね。
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最悪の場合、計算上、宇宙そのものの年齢よりも古い星が存在してしまうという物理学的に絶対にあってはならない矛盾が生じています。
宇宙より古い星って、それ親よりも年上の子供がいるようなものですよね。
そうなんです。もうモデルが根本から破綻している証拠と言えますね。
親より年上の子供が出てきたら、それはもう戸籍のシステム自体が間違っているとしか思えません。
そこでちょっと整理しましょう。もしこの見えない幽霊成分をすべて取り払って、宇宙の骨組みをもう一度見直すことができたらどうなるのか。
はい。
今回は、そんな複雑回帰になった定説の矛盾を、たった一つのシンプルな企画学で次々と打ち払っていく驚異的な理論、五次元宇宙論の思考プロセスを一緒に紐解いていきます。
この理論の提唱者であるガブリエル氏のアプローチは、オッカムの外加藤、つまり最もシンプルな説明こそが真実に近いという原則を極限まで貫いているんです。
ワクワクしますね。彼が最初にメスを入れたのはどこですか?
宇宙の68%を占めるとされる最大の謎、ダークエネルギーです。
彼の主張は極めてシンプルで、そもそも宇宙は加速膨張などしていないというものなんです。
宇宙がどんどん加速して広がっているっていうのは、ここ数十年で完全に常識になったと思っていました?
そうですよね。でも彼はそれを真っ向から否定しています。
加速していないのに、なぜ世界中の科学者が加速していると信じ込んでしまったんでしょうか?
根本的な原因は遠くにある特定の超新星爆発を観測した際の光の明るさにあります。
科学者たちはその星が予想以上に暗く見えたため、
暗く見えるということは予想よりもずっと遠くへ星が押しやられているんだと結論づけました。
つまり遠ざかるスピードが上がっている。加速して膨張しているに違いない。
ええ、その通りです。そこで高度沈下という新しい視点が登場するんです。
高度沈下ですか。えっと、つまりそれってこういうことですか?
私たちが夜の高速道路を運転していると想像してみてください。
はい、夜のドライブですね。
前の車のテールランプがどんどん暗くなっていくのを見て、
うわ、あの車猛スピードで加速して遠ざかっているって思い込んでいた。
ええ。
でも実はただ単にその車のバッテリーが切れかかっていて、もともとランプが暗かっただけだったというオチですか?
そのたらとえ、まさに本質をついています。
宇宙初期の若い宇宙で生まれた星々は、現在の星に比べて重い元素、つまり金属量が少なかったことが分かっているんです。
金属量が少ないとどうなるんですか?
性能の低い古い電球のように、昔の星はそもそも元の明るさが暗かった可能性が高いんです。
ああ、なるほど。
この時間経過による電球の明るさの違いを補正して計算し直すと、遠ざかるスピードを加速させる謎の爆薬なんて一切必要なくなるんですよ。
バッテリーの劣化を計算に入れれば、ダークエネルギーはゼロで完璧にデータと一致するんですね?
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その通りです。
謎のエネルギーで無理やり加速させなくてもいいなら、宇宙は今どういう状態にあるんですか?
ビッグバンの勢いで飛び出した物質が、自らの重力によって互いにブレーキを掛け合い、徐々にスピードを落としながら広がる減速膨張の状態です。
減速しているんですか?
はい。物を上に投げ上げたら、重力に引かれてだんだんスピードが落ちていきますよね。
それと同じ、物理法則として非常に自然な姿です。
確かに直感に合いますね。
そしてこの減速モデルで再計算すると、宇宙の年齢は約134億年となり、先ほどの宇宙より古い星が存在するという、ハッブルテンションの矛盾もきれいに消滅するんです。
すごい。68%のダークエネルギーという幽霊が、ただの電球の勘違いで消え去ったのは大会です。でも幽霊成分はもう一つ残っていますよね?
ええ。銀河をつなぎ止める見えないこのダークマターの27%ですね。
これも見えない質量なんですが、5次元宇宙論ではこれを空間の形で説明するとありました。あの全く別の次元の話が出てきて、少し戸惑っているんですが。
無理もないです。これを理解するには、私たちの住むこの3次元空間、時間を足して4次元ですが、これが全体としてどのような構造になっているかを視覚化する必要があります。
どう視覚化すればいいですか?
この理論では、私たちの宇宙は5次元空間というより高い次元の中で膨らんでいる風船の表面のようなものだと定義されているんです。
ここからが本当に面白いところなんですけど、でも見えない質量の代わりを空間の形がどうやって果たすんですか?
いい質問ですね。
ここで私がリスナーの皆さんにぜひ共有したいすごく面白い試行実験があるんです。皆さんが今、高速道路を走るバスに乗って立っていると想像してみてください。
はい、バスの中ですね。
突然、運転手が急ブレーキをかけます。バスのスピードは落ちますが、皆さんの体は激しく前方、つまり進行方向の空間へと投げ出されそうになりますよね。
なりますね。いわゆる完成の法則です。
この減速が前に押し出す力を生み出している。これと同じことが宇宙規模で起きているという解釈であっていますか?
完璧なアナロジーです。先ほど、宇宙は5次元空間の中で減速しながら膨張しているとお話しましたよね。
はい、上に投げたボールのように。
バスの急ブレーキと同じで、5次元方向への減速エネルギーが私たちが住む3次元空間の中に軟性力のような形で漏れ出してくるんです。
漏れ出してくる。
この力が銀河の周囲の空間を気化学的に歪め、フラムの宝物面と呼ばれるソリを作り出すんですよ。
ちょっと待ってください。フラムの宝物面って何だかSF映画に出てくる最終兵器みたいな名前ですが。
はは、確かに厳粋な名前ですよね。
えーと、私の家のリビングルームでそれを思い浮かべるとしたら一体どんな形をしているんですか?
トランポリンの中心に重いボーリングの球を置いた状態を想像してみてください。
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はい、船が沈み込みますよね。
ええ、球のまおりの船がなだらかなロートやすり鉢のように沈み込みます。
ただし、急激に落ち込むのではなく、銀河の外側に向かって広く浅くわずかに反り上がったような歪みです。
なるほど。トランポリンの奥尾ですか。その空間の歪みが見えない質量の代わりになるということですか?
その通りです。空間自体がすり鉢のように歪んでいるため、
そこを回る星々には中心に向かって転がり落ちるような追加の重力が働きます。
ああ、坂道を転がるような感じですね。
はい。通常の重力は距離が離れると急激に弱まりますが、
この5次元から投影された気化学的な歪みによる力は銀河の外側に行ってもあまり弱まらないんです。
つまり、銀河の外側の星がものすごいスピードで回転していても、
この広いすり鉢の傾斜が星をがっちりと内側に引き止めているから遠心力で飛んでいかないんですね。
まさにそれです。ダークマターという見えないノルノを1gも使わずに、
ただ空間がどう曲がっているかだけで観測データとピタリと一致してしまうんです。
それは圧倒的ですね。
しかも驚くべきことに、このたった一つの気化学モデルから、
天文学者たちがこれまでバラバラに見つけていた様々な経験則が全て自然に導き出されるんです。
経験則というと?
例えば、銀河の明るさと回転速度には一定の相関があるというタリー・フィッシャー関係や、
ダークマターを使わずに重力理論を修正しようとしたモンド・修正ニュートン力学といったものです。
バラバラの破片だと思っていたら、
実は全部、5次元からのブレーキによる空間の歪みという一つの現象を別の角度から見ていただけだったんですね。
はい。これでダークエネルギーもダークマターもきれいに消滅しました。
となると、宇宙の骨組みだけが残るわけですが、ここで新たな大きな疑問にぶつかります。
もしダーク成分がないなら、この宇宙はどうやって始まったんでしょうか?
宇宙の始まり、ビッグバンの瞬間ですね。
はい。現在の定説では、ビッグバン直後に宇宙が光より早く一瞬で巨大化するインフレーションという魔法のような現象があったとされていますよね。
そうですね。でもインフレーション理論もまた、初期の宇宙モデルが抱えていた致命的な矛盾を盛り上げて解決するための、いわば力技の後付け設定だったんです。
解決したかった矛盾って何ですか?
主な矛盾は2つです。
1つは地平線問題。宇宙の右端と左端のように、光の速さでも絶対に情報のやり取りができないほど離れた場所同士で、なぜか温度が完全に一致しているという謎です。
右端と左端で連絡が取れないのに温度が同じっていうのは、
例えるなら、北海道の学校と沖縄の学校の生徒が全くスマホで連絡を取り合っていないのに、
今日のお昼休みに全く同じ話題で盛り上がっているような不気味さですよね。
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ははは、とてもわかりやすい例えですね。
そしてもう1つの矛盾が平坦性問題です。
宇宙が平らすぎるっていう問題ですか?
はい。宇宙空間が確率論的にはありえないほど異常なまでに平らで、極端な丸みや歪みがないことです。
なるほど。それをインフレーション理論はどう説明したんですか?
最初は、極小の空間でギュッとまとまって温度を均一にしてから、
一心で急膨張させてシワを伸ばした、つまりアイロン掛けをした、と説明しました。
アイロンで無理やりシワを伸ばしたと。でも5次元理論にはもっとスマートで論理的な説明があるわけですよね。
はい。ここで鍵を握るのが、5次元の絶対的な時計という概念です。
5次元の時計?
私たちの宇宙が5次元空間の中で膨らむ球体の表面、風船の表面だとすると、
表面上のどの地点も、5次元空間の中心からは常に同じ距離にあります。
あ、なるほど。風船の表面のどの点も、中心からの距離は同じ半径ですね?
はい。
ということは、表面上のそれぞれの場所で直接連鎬を取り合わなくても、
中心からの距離が同じなら、流れている時間も全く同じだということですか?
まさにそれです。5次元の中心を通る絶対的な時間を共有しているため、
3次元の空間内で情報を伝達する必要すらないんです。
伝達しなくてもいい?
最初から完全に時間が同期しているからこそ、
宇宙のどこを見ても同じ温度、同じ状態に保たれているわけです。
先ほどの学校の例えで言えば、北海道と沖縄でスマホで連絡を取り合わなくても、
実は2人とも5次元の放送室から流れる全校放送をリアルタイムで聞いていたから、
同じ話題で盛り上がっていただけだった。
ええ。カンニングも魔法の急膨張も必要ないんです。
では、異常なまでに空間が平坦だという問題はどう解決するんですか?
こちらも数式を紐解くと非常にシンプルです。
難解な計算式を日常の言葉に翻訳すると、
物質の密度が空間の形を直接決定するという法則になります。
物質の密度が形を決める。
もし物質が極めて均質に混ざり合っていれば、空間は自動的に平坦になる。運命にあるんです。
宇宙の始まりのような極小の量子力学の世界では、物質はドロドロに均質に混ざり合っていますよね?
はい、そうです。
ということは、初めから中身が均質なんだから、
わざわざインフレーションでアイロン掛けをして無理やり平らにしなくても、
最初から空間は自動的に平らになるようにセットされていた。
その通りです。宇宙の始まりはインフレーションのような無理のある急膨張ではなく、
高速でロケットスタートを切り、
あとは自らの重力で静かに減速しながら整然と成長していく、
非常にスマートな存在だったという姿が浮かび上がってきます。
不要な幽霊成分、魔法もすべて削ぎ落とされ、宇宙の過去と現在が驚くほどクリアーになりました。
ええ、パズルのピースがきれいにはまりましたね。
でも、ここで最大の謎に行き着きます。
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もし私たちの宇宙が無限に拡速して広がるのではなく、重力によって徐々に減速しているのだとすれば、
はい。
この宇宙は一体どうやって終わるんでしょうか?
この理論が導き出す結論の中で、最もリスナーの皆さんの直感を揺さぶるのがその部分です。
宇宙の膨張が減速し続けているということは、いつか必ずその限界が訪れるということです。
限界が来るんですね。
論文では、現在の私たちの宇宙の質量、約1.24×10の60乗キログラムを基に、
宇宙が到達できる最大半径が計算されています。
その距離はどれくらいなんですか?
約1.84×10の33乗メートルです。
最大のサイズが決まっているんですね。
その限界の壁に到達した瞬間、宇宙はどうなるんですか?
膨張するスピードが完全にゼロになり、今度は自らの重力によって内側へと収縮し始めます。
死人で行くんですか?
はい。銀河同士が衝突し、温度が無限に上がり、最後は再び半径ゼロの一点に潰れてしまう。
ビッグクランチという壮絶な最後を迎えます。
膨張して限界が来て潰れる。
でも先ほど言っていた最大半径の数字、なんだか引っかかります。
ただの限界のサイズというだけでなく、何か別の意味が隠されているんじゃないですか?
鋭いですね。実はこの最大半径の計算結果には、背筋が凍るような物理学的な一致が隠されているんです。
どんな一致ですか?
もし、この宇宙に存在する全ての質量をギュッと一点に集めてブラックホールを作ったと仮定します。
その時にできるブラックホールの境界線、光すら逃げ出せない自称の地平線の大きさを求めるシュワルツシルト半径を計算すると、
えーと、待ってください。まさか。
はい。そのブラックホールの境界線のサイズが、先ほど算出した宇宙の最大半径と完全に寸分違わず一致するんです。
宇宙の全質量で作ったブラックホールの境界線と、宇宙が広がる最大サイズの限界が同じ。
それってつまり、私たちが今見上げているこの宇宙の境界線は、巨大なブラックホールの自称の地平線そのものだということですか?
物理学的な解釈としてはそうなります。私たちはブラックホールを外から観察しているのではなく、
5次元空間にぽっかりと開いた巨大なブラックホールの内側から外に向かって空を見上げている状態なのです。
私たちがブラックホールの中にいる。だから光すら宇宙の外へ逃げられないし、限界まで行けば必ず中心の特異点へと引き戻されるんですね。
著者のガブリエル氏は、私たちの宇宙の膨張と収縮は、5次元ブラックホールの内部における特異点から自称の地平線への往復運動ではないかと示唆しています。
往復運動?
湧き出し、限界まで広がり、また一点へと戻っていく。
まるで宇宙全体が何百億年もかけて一度の巨大な深呼吸をしているかのような神秘的な光景です。
想像を絶するスケールですが、全てが気化学として1分の1000で繋がりました。
本当に美しい理論ですよね。
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でもそこまで計算通りに動く完璧な気化学の中で、なぜ私たちのような不規則な生命体や星が存在できるんでしょうか?
それこそがこの理論の哲学的な美しさなんです。
量子力学の不確定性原理を考慮すれば、肝心に平らで歪みがないという状態は物理的にありえません。
完璧なものは存在しないと。
完璧な平坦ではないからこそ、宇宙は質量を持ち、ブラックホールとしての性質を帯びて、生まれ、鼓動し、死ぬことができるのです。
完璧ではない、少しの歪みや欠陥があるからこそ、そこにエネルギーが生まれ、私たちが存在できる。
なんだか人生そのものを肯定されているような気分になります。
科学の世界におけるオッカムの定き、不要な仮説をそぎ落とし、最もシンプルな真実を見つけ出すことの威力を、この5次元理論は見事に証明しています。
しかもこの理論は単なる机の上の空論ではないんです。
現在建設中で近うちに稼働する超巨大電波望遠鏡SKAが遠方の銀河の回転速度を詳細に観測する予定です。
つまりその観測データがこの5次元理論の予測と一致すれば、ダークマターもダークエネルギーもないことが証明されるわけですね。
ええ、自らの理論の正しさを白黒つけるために、自ら首を差し出している厳しい予言なんです。
数年以内に物理学の歴史がひっくり返る瞬間に立ち会えるかもしれないと思うと鳥肌が立ちます。
本当に楽しみですね。
リスナーのあなたも、もし今仕事や日常で複雑に絡み合った問題に直面しているなら、少し立ち止まって、本当にこのルールは必要なのかって問い直してみてください。
ええ。
幽霊のように実態のない不安や前提を取り除けば、答えは驚くほどシンプルなのかもしれません。
さて、今回の深掘りはいかがでしたか?
とてもスリリングな旅でした。
最後に一つ、想像してみてください。
もし私たちのこの巨大な宇宙全体が、より高い次元にあるたった一つのブラックホールの内側に過ぎないのだとしたら、
はい。
今夜あなたが見上げる夜空に輝く無数のブラックホールの中にも、それぞれ全く別の新しい宇宙が息づいているのではないでしょうか。
