もっと緑響くレストラン２

「無の空間」は素粒子を生み出す能力を持っており、その能力は磁場の様な「場」という
考え方で理解されている。ところが無の空間はそれだけではない。

１９９８年、アメリカの２つの研究グループが別々に発表した論文に、天文学者や物理学者が
仰天したらしい。それは宇宙の膨張が加速している事が確かめられたのである。
今まで、宇宙の膨張は減速しているのが当たり前だと考えられていた。
宇宙が膨張していたのは今まで判っていた。観測において殆どの銀河は地球から遠ざかって
おり、しかも遠くの銀河ほどより高速で遠ざかっていた事が判っていた。
時空と重力の理論であるアインシュタインの相対性理論によると、宇宙空間にある銀河などの
物質の重力は、宇宙の膨張にブレーキが掛かる様に働くと言う。この為に研究者の間では、
宇宙膨張の勢いは過去に比べて弱まっているのが当然だと思い込んでいたのである。

アメリカの研究グループは、超新星（大爆発した星の輝き）を遠くの宇宙から近くの
宇宙までいくつも観測して、過去から最近までの宇宙の膨張速度を計測した。その結果、
宇宙の膨張は加速している事が判ったのである。
研究者たちは、宇宙空間を押し広げる様にはたらく（重力とは反対方向に力がはたらく）
正体不明のエネルギーが空間を一様に満たしている可能性があると考える様になった。
これが「ダークエネルギー」と呼ばれている。

別の観測により、宇宙に存在する全ての質量とエネルギー（相対性理論では、質量と
エネルギーは同等のものとされている）の総計の内、銀河をつくる通常の物質は４％、
銀河を取り巻くように分布する正体不明のダークマターは２３％。残り７３％は全て
ダークエネルギーと推定されているという結果が出ている。

最初に「無」と定義した何もない空間は空っぽではなく、宇宙の主役ともいえる。
しかしそのダークエネルギーの正体はいまだ判っていない。

現在の宇宙は膨張を続けている。逆に時間をどんどんさかのぼれば、昔の宇宙はもっと
小さかったはずである。実際、初期の宇宙は非常に小さく、超高温・超高密度の状態だった
事が知られている。この灼熱状態の事をビックバンと呼んでいる。

そのビックバンの前の状態はどうなのだろう。現在、多くの研究者が支持しているのは、
ほとんど大きさが無いほどの宇宙が、猛烈に膨張するインフレーションという段階である。
さらにその前はどうかとなると、これはよく判っていない。。現在の理解では時間や空間を
取り扱うアインシュタインの一般相対性理論が、インフレーションの様な極微の世界に
対して適用できないからだ。宇宙の歴史をさかのぼる試みはここで途切れてしまうのか。

ここで登場するのがやはり「無」である。但しここまで見てきた「空っぽの空間」という
意味での「無」ではなく、空間と時間さえも存在しない「無」である。
「無」から宇宙が誕生したという説を理解する為には、時間も空間も存在しない「無」という
ものはどういうものかを考えなければいけない。

宇宙の始めはとても小さい事は判っている。その小さい空間の宇宙をさらに小さくして、
空間をゼロにしてみる。想像は難しいがその状態こそが空間が存在しない状態である。
次に時間について考える。時間とは何かの現象が起きて初めて定義できるものである。
何も起きていなくても時間を数える事はできるのではないかと思われる所だが、時間を
数えると言う行為自体が既に何かの現象である。
つまり空間がゼロの状態では時間を定義できないと言う事になる。ここで不確定性原理が
出てくる。不確定性原理とは極微の世界では様々な物理量の値が定まらないという性質で
ある。判り易く言うならばニュートン力学との違いを考えるとイメージし易い。
ニュートン力学とは私達の日常の生活や太陽系の惑星の運行といった素粒子よりもずっと
大きなスケールの物体の運動について物理法則を表したものである。

例えば野球選手がボールを投げる際のボールの運動を考えてみる。投手が投げてから
0.1秒後、打者がボールの運動を確認したいと思えば、ボールの進む速度と方向、そして
位置を正確に見極めればよい。そんなボールに限らず、私達が日常に目にする現象は
ほとんどニュートン力学の法則に基づいている。
しかし素粒子の様な極微の世界では、私達の日常感覚が通用しない。素粒子の運動では
位置を正確に決めようとすればするほど、その速度は不確かになり、逆に速度を正確に
決めようとすればするほど、その位置が不確かになる。素粒子の速度と位置を同時に
正確に決める事が出来ないと言う事である。
不確定性原理のこの様な性質は測定機器の精度の低さが原因ではなく、極微の世界では
私達の体験できる常識は通用しないのである。

宇宙の誕生も極微の世界の話で、不確定性原理が適用される。つまり宇宙と言う空間の
大きさは、ゼロという値に確定する事は出来ない事になる。ゼロでないと言う事は
空間が存在すると言う事になる。だから宇宙は「無」から誕生したという仮説になる。
この考え方ならば、宇宙は「無」から無数に誕生した事になる。無数に誕生した小さな
宇宙のうち、あるものは潰され、あるものはインフレーションによって膨張して私達の
様な宇宙になったと考えられる。
東京大学の佐藤博士は「本当に何も無い絶対的な無というものは、哲学の世界では存在
するかもしれません。しかし少なくとも現代の物理学においては、そのようなものは
存在しない」と語られています。（サイエンスマガジン・ニュートンを引用）