太陽は 45 億年前に形成されましたが、燃料がなくなるまであと 60 億年かかります。その後、燃え上がり、内惑星を飲み込みます。そして、膨張する宇宙は、おそらく永遠に続き、ますます冷たくなり、ますます空っぽになる運命にあります。ウディ・アレンの言葉を引用すると、永遠は非常に長く、特に終わりに向かっている.
太陽の終焉を目の当たりにする生き物は、人間ではありません。虫と同じように、私たちとは違うものになるでしょう。ポストヒューマンの進化は、地球上だけでなく、はるか彼方の世界でも、私たちにつながったダーウィンの進化と同じくらい長く、さらに素晴らしいものになる可能性があります。そして進化はスピードアップします。それは、自然淘汰よりもはるかに速く動作し、遺伝学と人工知能 (AI) の進歩によって駆動される、技術的なタイムスケールでの「インテリジェントな設計」によって実現することができます。長期的な未来はおそらく、有機的な「生命」ではなく、電子的なものにあります。
宇宙論的に（または実際にダーウィンの時間枠で）千年はほんの一瞬です。ですから、数世紀や数千年ではなく、それより数百万倍長い「天文学的な」タイムスケールで「早送り」しましょう。私たちの銀河系における恒星の誕生と死の「生態」は、おそらく40億年後にアンドロメダ銀河との衝突の「環境ショック」によって揺さぶられるまで、徐々にゆっくりと進行します.私たちの銀河系であるアンドロメダ座とその小さな伴星の残骸 (現在はローカル グループと呼ばれるものを構成しています) は、その後集合して 1 つの無定形の星の群れになります。
しかし、宇宙規模では、銀河を互いに押しのける空の空間に潜在する不思議な力によって、引力が打ち負かされます。銀河は加速して地平線上に消えていきます。何かがブラック ホールに落ちたときに起こることを裏返しにしたようなものです。 1000億年後、視界に残るのは、私たちのローカルグループの死んで死にかけている星だけです.しかし、これらは何兆年も続く可能性があります。おそらく、生物系が複雑になり、「負のエントロピー」が頂点に達する長期的な傾向に十分な時間です。かつて星やガスに存在していたすべての原子は、生物やシリコン チップと同じくらい複雑な構造に変換できますが、それは宇宙規模です。暗くなる背景に対して、陽子が崩壊し、暗黒物質の粒子が消滅し、ブラック ホールが蒸発するときに時折閃光が発生し、その後沈黙します。
1979 年、フリーマン ダイソンは、「宇宙の運命が存在しなければならない数値的境界を確立する」ことを目的とした、今や古典的な論文を発表しました。すべての素材がコンピューターや超知能に最適に変換されたとしても、処理できる情報の量にはまだ限界があるのでしょうか?限りない数の考えを考えることができますか?答えは宇宙論に依存します。低温で計算を実行するのに必要なエネルギーは少なくなります。私たちがいると思われる宇宙では、ダイソンの限界は有限ですが、「考える人」が落ち着いてゆっくりと考えれば、最大化されるでしょう。
空間と時間に関する私たちの知識は不完全です。アインシュタインの相対性理論 (重力と宇宙を説明する) と量子原理 (原子スケールを理解するために重要) は、20 世紀の物理学の 2 つの柱ですが、それらを統合する理論は未完成の仕事です。現在の考えでは、進歩は最も単純な実体と思われるものを完全に理解することにかかっていると示唆されています。それは豊かな質感を持っているかもしれませんが、原子の1兆分の1の規模です。ひも理論によれば、通常の空間の各「点」は、この倍率で見ると、いくつかの余分な次元でしっかりと折りたたまれた折り紙として明らかになる可能性があります。競合する理論がありますが、これらは同じ小さなスケールを呼び起こします.
同じ基本法則が、望遠鏡で調査できる領域全体に適用されます。そうでなければ、つまり原子の振る舞いが「アナーキー」だったとしたら、観測可能な宇宙の理解は進歩しなかったでしょう。しかし、この観察可能な領域は物理的現実のすべてではないかもしれません。一部の宇宙論者は、「私たちの」ビッグバンは唯一のものではなく、物理的現実は「多元宇宙」全体を包含するのに十分に壮大であると推測しています.
私たちが見ることができるのは有限の体積、つまり有限の数の銀河だけです。それは本質的に、私たちの周りに地平線、つまりシェルがあり、光が私たちに到達できる最大距離を示しているからです.しかし、そのシェルは、海の真ん中にいる場合に地平線を描く円よりも物理的な意味はありません.保守的な天文学者でさえ、私たちの望遠鏡の範囲内の時空の体積 (天文学者が伝統的に「宇宙」と呼んできたもの) は、ビッグバンの余波のごく一部にすぎないと確信しています。私たちは、地平線の彼方に位置する観測不可能な銀河がはるかに多く、それぞれが (そこにある知性とともに) 私たちの銀河のように進化することを期待しています.
十分な時間が与えられたサルが十分な時間を与えられれば、シェイクスピアの作品を書くだろうというのはおなじみの考えです (実際、他のすべての本も、考えられるすべてのゴブルディグクの文字列とともに)。このステートメントは数学的に正しいです。しかし、最終的に成功するまでの「失敗」の数は、約 1,000 万桁の数字です。目に見える宇宙の原子の数でさえ、80桁しかありません。私たちの銀河系のすべての惑星が、最初の惑星が形成されて以来ずっとタイピングを続けてきたサルで這い回っていたとしたら、彼らが行った最善の方法は、単一のソネットをタイプすることでした（彼らの出力には、世界中のすべての文献からの短い一貫したストレッチが含まれますが、単一の完全な作品はありません）。本が非常にありそうもないので、観測可能な宇宙内で一度も起こらなかったであろう限り、特定の一連の手紙を作成すること。さいころを投げると、最終的に 6 の連続が長く続きますが、(偏りがない限り) 10 億年続けたとしても、連続して 100 を超えることは期待できません。
しかし、宇宙が十分に広がっていれば、あらゆることが起こる可能性があります。私たちの地平線をはるかに超えたどこかに、地球のレプリカが存在する可能性さえあります。これには、100 万桁だけでなく、10 の 100 乗、つまり 1 の後に 100 個のゼロが続く数で記述される、非常に大きなスペースが必要です。 10 の 100 乗はグーゴルと呼ばれ、グーゴルが 0 の数はグーゴルプレックスです。
十分な空間と時間が与えられれば、考えられるすべての一連の出来事がどこかで実行される可能性がありますが、これらのほとんどすべては、私たちが考えられる観察の範囲をはるかに超えて発生します。組み合わせオプションには、可能な限りの選択肢をすべて取って、自分自身のレプリカを含めることができます。選択を行う必要がある場合は常に、レプリカの 1 つが各オプションを選択します。自分の選択は「決まっている」と感じるかもしれません。しかし、どこか遠く (私たちの観測範囲をはるかに超えたところ) に、反対の選択をしたアバターがいるというのは慰めになるかもしれません.
これはすべて、「私たちの」ビッグバンの余波に含まれる可能性があり、それは途方もない量に及ぶ可能性があります.しかし、それだけではありません。私たちが伝統的に「宇宙」と呼んできたもの、つまり「私たちの」ビッグバンの余波は、おそらく無限の群島にある 1 つの島、空間と時間の 1 つのパッチにすぎない可能性があります。ビッグバンは一度だけではなく、何度も起こった可能性があります。この「多元宇宙」の各構成要素は、異なる方法で冷却された可能性があり、最終的に異なる法則に支配される可能性があります。地球が無数の他の惑星の中で非常に特別な惑星であるのと同じように、はるかに大きなスケールで言えば、私たちのビッグバンはかなり特別なものであった可能性があります.この非常に拡張された宇宙の視点では、アインシュタインの法則と量子は、私たちの宇宙パッチを支配する単なる偏狭な条例である可能性があります.したがって、空間と時間は、超顕微鏡的なスケールで複雑に「粒状」であるだけでなく、天文学者が調査できるよりもはるかに大きなスケールで、豊かな生態系の動物相と同じくらい複雑な構造を持っている可能性があります。私たちの現在の物理的現実の概念は、「宇宙」がスプーン一杯の水であるプランクトンが利用できる地球の視点のように、全体との関係で制限されている可能性があります.
これは本当でしょうか？ 21 世紀の物理学の課題は、2 つの質問に答えることです。まず、「ビッグバン」は 1 つだけではなく、複数存在するのでしょうか。第二に、これはさらに興味深いことですが、多数ある場合、それらはすべて同じ物理学によって支配されているのでしょうか?
私たちが多元宇宙にいる場合、それは4番目で最も壮大なコペルニクス革命を意味します。私たちはコペルニクス革命自体を経験し、その後、私たちの銀河には何十億もの惑星系があることに気づきました。私たちの観測可能な宇宙には何十億もの銀河があるということです。しかし、それだけではありません。天文学者が観測できるパノラマ全体は、「私たちの」ビッグバンの余波のごく一部である可能性があり、それ自体はおそらく無限のアンサンブルの 1 つにすぎません。
一見すると、パラレル ユニバースの概念は難解すぎて実用的な影響を与えられないように見えるかもしれません。しかし、それは (その変形の 1 つでは) まったく新しい種類のコンピューターの可能性を実際に提供するかもしれません:事実上、ほぼ無限の間で計算負荷を共有することにより、最速のデジタル プロセッサの限界を超えることができる量子コンピューターです。
50 年前、ビッグバンがあったかどうかはわかりませんでした。たとえば、私のケンブリッジのメンターであるフレッド・ホイルは、この概念に異議を唱え、永遠で不変の「定常状態」の宇宙を支持しました。 （彼は完全に改心したことはありませんでした。晩年、彼は「安定した強打」と呼ばれる妥協案を支持しました。）現在、特に原始背景放射の測定値と水素、ヘリウム、宇宙の歴史を超高密度の最初のナノ秒までさかのぼり、地質学者が地球の初期の歴史を推測するのと同じくらい自信を持ってこれを行うために、最初の 3 分間で作成された重水素。したがって、あと 50 年以内に、日常世界での実験と観察によって裏付けられた、1 兆分の 1 兆分の 1 の最初の 1 兆分の 1 に何が起こったかを説明するのに十分な広さの「統一された」物理理論が得られることを期待しても、楽観的すぎることはありません。密度とエネルギーは、現在の理論が適用される範囲よりもはるかに高かった.その将来の理論が複数のビッグバンを予測するものであった場合、直接検証することはできませんが、その予測を真剣に受け止めるべきです (アインシュタインの理論がブラックホールの観測不可能な内部について語っていることに信憑性を与えるのと同じように、理論には観察できるドメインでの多くのテストに耐えました)。
したがって、今世紀の終わりまでに、私たちは多元宇宙に住んでいるかどうか、そしてその構成要素である「宇宙」がどの程度の多様性を示しているかを問うことができるようになるかもしれません.この質問に対する答えは、私たちが住んでいる「生物に優しい」宇宙をどのように解釈すべきかを決定します (私たちがいつか接触する可能性のある宇宙人と共有します)。
1997 年の私の本、Before the Beginning マルチバースについて推測。その議論は、私たちの宇宙の一見「バイオフィリック」で微調整された性質によって部分的に動機付けられました.物理的現実が、基本的な定数と法則に「変化をもたらす」宇宙の集合体全体を包含していたとしても、これは驚くべきことではありません。ほとんどは死産または不妊ですが、法が緊急の複雑さを許可している場所の1つにいることに気付くでしょう.この考えは、1980 年代の「宇宙インフレーション」理論によって強化されました。この理論は、観測可能な宇宙全体がどのように微視的サイズのイベントから「芽生えた」かについての新しい洞察を提供しました。弦理論家が多くの異なる真空の可能性を支持し始めたとき、それはさらに深刻な注目を集めました.
それ以来、私はこの意見の変化と、これらの (確かに投機的な) アイデアの出現をクローズアップしてきました。 2001 年には、このテーマに関する会議の開催を手伝いました。ケンブリッジで行われましたが、大学では行われませんでした。私はそれを自宅で開催しました.都市の端にある農家で、私たちの議論のためにやや質素な場所を提供する改装された納屋にありました.数年後、フォローアップ会議を開催しました。今回の場所は非常に異なっていました。トリニティ カレッジのかなり壮大な部屋で、表彰台の後ろにニュートン (大学の最も有名な卒業生) の肖像画が飾られていました。
理論家の Frank Wilczek (素粒子物理学の「標準モデル」と呼ばれるものを定式化する際に、まだ学生だった彼の役割で有名) は、両方の会議に出席しました。 2 回目の会議で彼が話したとき、彼は 2 つの集会の雰囲気を対比させました。彼は最初の会合で物理学者たちを、何年にもわたって基本定数と代替宇宙の間の陰謀についての奇妙な議論を促進してきた荒野の「フリンジ」の声であると説明しました。彼らの懸念とアプローチは、理論物理学のコンセンサスの先駆者にとってはまったく異質なもののように見えました。しかし、2 回目の会議で、彼は「先駆者が荒野で預言者に加わるために行進した」と述べました。
数年後、私はスタンフォード大学の討論会に参加し、議長で天文学者のボブ・カーシュナーから次のように尋ねられました。マルチバースのコンセプト？」私はほとんど犬のレベルにいると言いました。ロシアの宇宙学者で「永遠のインフレーション」の理論を 25 年間推進してきた Andrei Linde は、自分の人生を賭ける寸前だったと語った。後に、著名な理論家であるスティーブン・ワインバーグは、これを聞いて、喜んでマーティン・リースの犬とアンドレイ・リンデの命に賭けると言いました.
犬のアンドレイ・リンデと私は、この問題が解決する前に全員死んでしまいます。それは形而上学ではありません。それは非常に投機的です。しかし、それはエキサイティングな科学です。そしてそれは本当かもしれません.
Martin Rees は英国の宇宙学者で天体物理学者です。彼は天文学者の王族でもあります。
抜粋 未来について:人類の展望 Martin Rees 著。 Copyright © 2018 プリンストン大学出版局.許可を得て転載
参考文献
1.ダイソン、F.終わりのない時間：開かれた宇宙の物理学と生物学。 現代物理学のレビュー 51 447–460 (1979).
2. リース、M. 始まる前:私たちの宇宙とその他 Basic Books、ニューヨーク、ニューヨーク (1997)。
リード画像クレジット:SpeedRunnerOfPersia / ウィキメディア
