マルチバースについてどう思いますか？」この質問は、私たちの即席の夕食の席での講義では場違いではありませんでしたが、私は完全に不意を突かれました。これまでマルチバースについて尋ねられたことがないわけではありませんが、理論的な構成を説明することと、それについてどう感じているかを説明することはまったく異なります。私はすべての標準的な議論を提示し、多元宇宙が解きほぐす知的な結び目を列挙することができます。事実と技術的なことは理解できますが、その意味するところにつまずきます。
物理学では、自分がどのように感じているかについて話すことは想定されていません。私たちは厳格で、定量的で、経験的な科学です。しかし、私たちの冷静な分析でさえ、どちらの道を追求するかを決定した後にのみ始まります。分野が生まれたばかりの場合、考慮すべきさまざまなオプションが存在する傾向があり、そのすべてにメリットがあり、多くの場合、私たちは本能的にその 1 つに引き寄せられます。この選択は、論理を超えた感情的な推論によって導かれます。スタンフォード大学の物理学者であるレナード・サスキンドが言うように、どの立場に自分を合わせるかは、「科学的事実や哲学的原則以上のものです。それは、科学におけるセンスの良さを構成するものについてです。味に関するすべての議論と同様に、それには人々の美的感覚が関係しています。」
私自身の研究は超弦理論ですが、その特徴の一つは、私たちの宇宙以外にも論理的に矛盾のない宇宙がたくさん存在することです。私たちの宇宙を創造したのと同じプロセスが、それらの他の可能性を生き生きとさせることができ、あらゆることが起こり得る無限の他の宇宙を創造します.議論の連鎖は私がよく知っているところから始まり、方程式がこの特定の結論に向かってページを下って踊りながら作る繁栄をたどることはできますが、多元宇宙を数学的構築物として理解していますが、私はそれをもたらすことはできません.それが理論の領域から飛び出し、物理的な現実に現れると信じています。私の無限のコピーが、私のものと同じ選択と異なる選択をしながら並行世界をパレードしている可能性があるという事実を、問題なく受け入れるふりをするにはどうすればよいでしょうか?
私は自分の両価性に一人ではありません。多元宇宙は熱く議論されており、今日の最も著名な科学者の間で二極化の原因であり続けています.多元宇宙に関する議論は、理論の詳細についての会話ではありません。それは、同一性と結果、説明を構成するもの、証明が何であるか、科学をどのように定義するか、そしてそれらすべてに意味があるかどうかについての戦いです.
私がマルチバースについて話すときはいつでも、必ず出てくる質問の 1 つは、私が実際に答えを持っている質問の 1 つです。私たちが宇宙に住んでいようと多元宇宙に住んでいようと、これらの分類は想像を絶するほど大きなスケールに関連しています。結果がどうであれ、私たちの周りの生活は何の変化もありません。なぜ重要なのですか?
私たちがどこにいるかが私たちが誰であるかに影響するため、それは重要です。場所が異なれば、さまざまな反応が呼び起こされ、さまざまな可能性が生まれます。同じオブジェクトでも、背景が異なると劇的に異なって見えることがあります。おそらく意識しているよりも多くの点で、私たちは住む空間によって形作られています。宇宙は究極の広がりです。それには、私たちが存在を実現できるすべての舞台、すべての文脈が含まれています。それは可能性の総和、私たちができるすべての完全なセットを表しています.
測定値は、参照フレーム内でのみ意味があります。数値は、単位と対になるまでは明らかに抽象的ですが、「遠すぎる」、「小さすぎる」、「奇妙すぎる」などの漠然とした評価でさえ、座標系を前提としています。遠すぎると原点が呼び出されます。小さすぎるとスケールを指します。奇妙すぎるということは、コンテキストを意味します。常に述べられている単位とは異なり、仮定の基準フレームが指定されることはめったにありませんが、物、現象、経験などに割り当てる値は、これらの目に見えない軸に対して調整されます。
私たちが知っていること、そして私たちが知ることができるのは、多元宇宙のたった1つのポケットだけであることがわかった場合、座標グリッドをシフトさせた基盤全体がシフトします.観察は変わりませんが、含意は変わります。他のバブル ユニバースの存在は、ここで測定する計測器の数値に影響を与えないかもしれませんが、それらの解釈方法に根本的な影響を与える可能性があります。
多元宇宙について最初に驚くのは、その広大さです。それは、人類がこれまでに対処したことのないものよりも大きく、拡大はその名前に暗示されています。多元宇宙によって引き起こされた情熱的な反応が、衰退した感じから来たのであれば、それは理解できる.それでも、多元宇宙のサイズは、おそらく最も議論の余地のない機能です。
CERN の理論グループの責任者である Gian Giudice は、ほとんどの物理学者を代弁して、空を一目見ただけで私たちはまっすぐになると言います。私たちは自分たちの規模をすでに知っています。多元宇宙が現実のものであることが判明したとしても、「私と宇宙の広大さの問題は変わらないでしょう」と彼は言います。実際、多くの人は宇宙の視点に慰めを見いだしています。宇宙と対峙すると、私たちのすべての問題、日常生活のすべてのドラマが劇的に減少するため、「ここで起こっていることはすべて無関係です」と、物理学者で作家のローレンス・クラウスは言います。 「私はそのことに大きな慰めを見いだします。」
ハッブル宇宙望遠鏡が放つ見事な写真から、オクタビオ パスの「巨大な夜」の詩、モンティ パイソンの「ギャラクシー ソング」まで、「人生があなたを失望させたときはいつでも」歌われるようになりました。私たちの歴史のある時点で、私たちは自分たちが極小であるという事実と和解したように見えます.
私たちがスケールを恐れているからではない場合、多元宇宙の概念に抵抗しているのでしょうか。これは実際、同僚からよく耳にする不満です。南アフリカの物理学者ジョージ・エリス (彼は多元宇宙に強く反対している) と英国の宇宙学者バーナード・カー (同様に強力な支持者) は一連の魅力的な会話の中でそのような問題について話し合った. Carr は、彼らの気晴らしの基本的なポイントは、「科学のどの特徴が神聖視されるべきか」に関係していると示唆している。実験は伝統的なベンチマークです。天文学者は銀河を操作することはできませんが、さまざまな形や段階で何百万もの銀河を観察しています。どちらのアプローチも多元宇宙には適合しません。したがって、それは科学の領域外にあるのでしょうか?
ひも理論の父の 1 人である Susskind 氏は、心強い言葉を発しています。経験科学には 3 つ目のアプローチがあります。目に見えないものや現象を、目に見えるものから推測することです。例を見つけるために、時空の因果的に切り離された領域まで行く必要はありません。素粒子で十分です。クォークは、陽子、中性子、およびその他の複合粒子に永久に結合しています。 「いわば、それらは…ベールの後ろに隠されています」とSusskindは言います。それは現代物理学の基盤の一部です。」
宇宙は現在加速度的に膨張しているため、現在私たちの視野の地平線上にある銀河は、すぐに端から押し出されます。船が地平線を越えて航海するときに船が崩壊することを期待するのと同じように、それらが忘却に転じることはもう期待していません。私たちが知っている銀河が、目に見えない遠くの領域に存在する可能性がある場合、他の銀河も存在できないと誰が言えますか?私たちが見たことも、見たこともないもの？私たちの範囲を超えた地域が存在する可能性を認めると、その影響は指数関数的に大きくなります。イギリス王室の天文学者マーティン・リースは、この一連の推論を嫌悪療法と比較しています。現在の地平線の彼方に銀河が存在することを認めるとき、あなたは「遠く離れた小さなクモから始めます」。あなた自身のもの—「あなたの周りを這うタランチュラ」を見つけてください。
いずれにせよ、オブジェクトを直接操作する能力の欠如は、優れた物理理論に対する私の個人的な基準にはまったく当てはまりませんでした.多元宇宙について私が気になることが何であれ、それはこれではないと確信しています.
多元宇宙は、私たちが最も大切にしているもう 1 つの信念である独自性に挑戦しています。これが私たちの問題の根源でしょうか？タフツ宇宙学者のアレクサンダー・ビレンキンが説明しているように、観測可能な領域がどれほど大きくても、それが有限である限り、有限数の量子状態にしかなり得ません。これらの状態を指定すると、領域の内容が一意に決定されます。そのようなリージョンが無数にある場合、同じ構成が必然的に別の場所に複製されます。ここにある私たちの正確な世界は、細部に至るまで再現されます。このプロセスは無限に続くため、最終的には 1 つではなく、無限のコピーが存在することになります。
「これらすべてのコピーの存在は気のめいるようでした」と Vilenkin は言います。 「私たちの文明には多くの欠点があるかもしれませんが、少なくとも芸術作品のようにユニークであると主張することはできます.そして今、私たちはそれを言うことができなくなりました。」私は彼が何を意味するか知っています。それは私も気になりますが、それが私の不満の根源に完全に到達しているかどうかはわかりません. Vilenkin がやや物憂げに言うように、「私は現実がどうあるべきかを言うほどせん越ではありません。」
この議論の核心は、少なくとも私にとっては奇妙な皮肉にある。多元宇宙は私たちの物理的現実の概念を想像を絶するほど拡大しますが、私たちの知識と知識を獲得する能力の外側の限界を画定するという点で、閉所恐怖症のように感じます.私たち理論家は恣意性のない世界を夢見ており、その方程式は完全に自己完結型です。私たちの目標は、論理的に完全で、自己一貫性によって厳密に制約されているため、その唯一の形式を取ることができる理論を見つけることです.そうすれば、少なくとも、理論がどこから来たのか、なぜなのかがわからなくても、構造は恣意的に見えません。バークレーの物理学者 Raphael Bousso が言うように、自然界のすべての基本定数は「数学と π と 2 から」現れるでしょう。
これが、アインシュタインの一般相対性理論の魅力です。世界中の物理学者が、その驚異的で永続的な美しさを絶賛する理由です。対称性を考慮すると、方程式が非常に明確に決定されるため、理論は避けられないように見えます。それこそが、私たちが物理学の他の領域で再現したかったことです。これまでのところ、失敗しています。
何十年もの間、科学者は基本定数が実際の値をとる物理的理由を探してきましたが、これまでのところ何も見つかりませんでした.実際、現在の理論を使用してこれらのパラメーターのいくつかの推定値を推測すると、答えは測定値からかけ離れているため、笑えます.しかし、これらのパラメータをどのように説明すればよいでしょうか?この唯一無二の宇宙があるとすれば、そのデザインを支配するパラメータには特別な意味が込められています。それらを管理するプロセスが完全にランダムであるか、または選択の背後に何らかのロジック (おそらくは何らかの設計) が存在する必要があります。
どちらのオプションも特に魅力的ではないようです。科学者として、私たちは法則を探すことに人生を費やしています。目に見えなくても、宇宙には何らかの秩序があると考えているため、パターンを探します。純粋でランダムな偶然は、その世界観に適合するものではありません.
しかし、デザインを呼び出すこともあまり人気がありません。なぜなら、それは自然法則に取って代わるエージェンシーを伴うからです。そのエージェンシーは選択と判断を行使しなければなりませんが、一般相対性理論のような厳格で完全にバランスが取れており、厳密に制約された構造がない場合、それは必然的に恣意的です。論理的に可能な複数の宇宙が存在し、そのうちの 1 つだけが実現されるという考えには、明らかに不満な点があります。もしそうなら、宇宙学者のデニス・シアマが言ったように、あなたは考えなければならないでしょう。 .私たちはそれを持っています、それだけです。」
個人的に言えば、そのシナリオは、あり得た可能性のすべての意味を含めて、私を悲しくさせます.私の心に浮かんでいるのは、画像のかすかなコラージュです。グループの1人が養子縁組されたときの忘れられた映画の孤児院の孤独な子供たち。熱狂的に夢を追いかけたが、叶わなかった人々の顔。妊娠初期の流産の感想。ほとんど生き返ったが、そうではなかったこれらすべてのものは、ランク付けされています。 1 つを除くすべての可能性を排除する理論上の制約がない限り、その選択は厳しく不公平に思えます。
このように慎重に調整された創造物において、不必要な苦しみをどのように説明できますか?このような哲学的、倫理的、道徳的な懸念は物理学の領域ではないため、ほとんどの科学者はそれらについてコメントすることを避けていますが、ノーベル賞受賞者のスティーブン ワインバーグは次のように述べています。自分で答えるために。私の人生は非常に幸せでした…しかしそれでも、母親が癌で痛々しく亡くなるのを見てきました。アルツハイマー病によって破壊された父親の人格と、ホロコーストで殺された何十人ものいとこたちを見てきました.慈悲深いデザイナーの兆候はかなりうまく隠されています。」
痛みに直面した場合、無作為な過失や綿密に計画された宇宙の意図的な悪意よりも、ランダム性の要素を受け入れる方がはるかに簡単です.
多元宇宙は、説明のジレンマを克服する第 3 の選択肢を提供するために、これらの恐ろしい考えから私たちを解放することを約束しました.
確かに、物理学者はその目的のためにそれを発明したわけではありません。多元宇宙は、他の考え方から生まれました。宇宙インフレーションの理論は、私たちが見ている宇宙の広いスケールの滑らかさと平坦さを説明することを目的としていました。 「宇宙が大きな風船のように見える理由について、簡単な説明を探していました」と、スタンフォード物理学者のアンドレイ・リンデは言います。 「他のものを購入したことを知りませんでした。」この別の何かは、私たちのビッグバンが唯一のものではなく、実際には無限の数のビッグバンが存在し、それぞれが時空の切り離されたドメインを作成しているという認識でした.
その後、ひも理論が登場しました。ひも理論は現在、すべての統一理論の最良の候補です。それは、重力と量子力学を調和させるという不可能を達成するだけでなく、それを主張します。しかし、私たちの宇宙の膨大な多様性を構成要素の最小化されたセットに縮小するスキームの場合、ひも理論は非常に厄介な問題に悩まされます:自然の基本定数の正確な値を決定する方法がわかりません.現在の推定では、約 10500 あると言われています 潜在的なオプション — 計り知れないほど多くの数があり、名前すらありません。ひも理論は、物理法則が取り得るすべての可能な形式をリストし、インフレーションはそれらが実現される方法を作成します。新しい宇宙が誕生するたびに、架空のカードのデッキがシャッフルされます。配られるハンドによって、その宇宙を支配する法則が決まります。
マルチバースは、ランダム性や意識的な設計を呼び出すことなく、方程式の定数がどのように値を取得するかを説明します。考えられるすべての物理法則を具現化する膨大な数の宇宙がある場合、私たちが行う値を測定します。詳しい説明はありません。それでおしまい。それが答えです。
しかし、多元宇宙は古い二分法から私たちを解放する一方で、深い不安を残します。私たちが長い間考えてきた問題には、これ以上に深い答えはないかもしれません。それが私たちにできる最善のことかもしれませんが、それは私たちが慣れ親しんでいるような答えではありません。カバーを引き戻したり、何かがどのように機能するかを説明したりしません。さらに、これは理論家の夢を打ち砕くものであり、唯一の解決策は存在しないため、唯一の解決策は決して見つからないと主張しています。
その答えが気に入らない人もいれば、それが答えと呼ばれる資格さえないと考える人もいれば、それを受け入れる人もいます.
ノーベル賞受賞者のデビッド・グロスにとって、多元宇宙は「天使の匂い」です。多元宇宙を受け入れることは、手を投げ出し、実際には何も理解できないことを受け入れることと同じだと彼は言います。彼の仲間のノーベル賞受賞者であるジェラルド・ト・ホーフトは、「私たちが住んでいる世界と同じように見える宇宙が見つかるまで、これらの解決策をすべて試してみる」というシナリオを受け入れることができないと不満を漏らしています.彼は次のように述べています。「これは、物理学が過去に私たちのために働いた方法ではありません。将来、より良い議論を見つけることができるようになることを期待しても遅くはありません。」
プリンストン大学の宇宙学者、ポール スタインハートは、多元宇宙を「万物の理論」と呼んでいます。 「科学理論は選択的であるべきです」と彼は言います。 「その力は、排除する可能性の数によって決まります。すべての可能性が含まれている場合、何も除外されないため、力はゼロになります。」スタインハルトは、インフレーションの初期の擁護者の 1 人でしたが、インフレーションが具体的な予測を行うのではなく、一般的に多元宇宙を生み出し、可能性の空間を切り開いたことに気づきました。それ以来、彼はインフレの最も声高な批評家の 1 人になりました。 Star Talk の最近のエピソードについて 、彼は多元宇宙の代替案の支持者として自己紹介しました。 「多元宇宙はあなたに何をしましたか?」ホストは冗談を言った。 「それは私のお気に入りのアイデアの 1 つを台無しにしました」と Steinhardt は答えました。
物理学は、真実、絶対、予測の分野であると考えられていました。物事はそうであるか、そうでないかのどちらかです。理論は、柔軟または包括的であることを意図したものではなく、制限的、厳格、否定的です。与えられた状況で、可能性が高い (理想的には、固有で避けられない) 結果を予測できるようにする必要があります。多元宇宙はそのどれも私たちに与えません.
多元宇宙に関する議論は時として激しくなり、懐疑論者は支持者を科学を裏切っていると非難します。しかし、誰もこれを選んだわけではないことを認識することが重要です。私たちは皆、いくつかの美しく深い原則から有機的に流れる宇宙を望んでいました.しかし、これまでのところ、それは私たちが得た宇宙ではありません。
多元宇宙の引数は負でなければなりませんか?それは遠い次善の選択肢である必要がありますか?私の同僚の多くは、多元宇宙をより希望に満ちたものにしようとしています。論理的に言えば、無限の宇宙は、単一の宇宙よりも単純です。説明する必要はほとんどありません。シアマが言ったように、多元宇宙は「ある意味でオッカムのカミソリを満たしています。なぜなら、宇宙に課す恣意的な制約を最小限に抑えたいからです。」ワインバーグは、恣意的な仮定がなく、「観察結果と一致するように注意深く調整されていない」理論は、それ自体が美しいと述べています。私たちがここで見つけた美しさは、統計的な美しさである熱力学の美しさに似ていることが判明するかもしれません. 「美しさを探しますが、それがどこにあるのか、どんな種類の美しさがあるのかを前もって確信することはできません」と Weinberg 氏は言います。
何度か、これらの重要な知的問題を熟考しながら、私の考えはアントワーヌ・ド・サン＝テグジュペリの星の王子さまのシンプルで美しい知恵に戻りました。この裏切りに当惑し、自分のバラと自分のバラの結果を失ったことに悲しみ、彼は涙を流しました。最終的に、彼は自分のバラが「他の何百ものすべてよりも重要」であることに気付きます。彼女は自分のものだからです。
それが私たちのものであるという事実を除いて、私たちの宇宙全体に特別なことは何もないかもしれません.しかし、それだけでは十分ではありませんか？私たちの人生全体、私たちが知ることができるすべての合計が宇宙的に取るに足らないものであることが判明したとしても、それらはまだ私たちのものです.ここ、今、私のものには際立った何かがあります。意味は私たちが授けるものです。
この数か月の間に何度か、Gian Giudice との会話を繰り返していることに気づきました。私は、彼が可能性のある宇宙の広大な範囲と、私たち自身が行った一見恣意的な選択によってどれほど動揺していないかを安心させました.おそらく、多元宇宙は、私たちが間違った質問に焦点を合わせていることを私たちに伝えているだけだと彼は言います.おそらく、ケプラーが惑星の軌道で行ったように、私たちはこれらの数字に実際よりも深い意味を読み取ろうとしています.
太陽系はケプラーが知っているすべてだったので、彼は惑星軌道の形状と太陽からのさまざまな距離の特定の値が重要な情報を持っているに違いないと考えましたが、そうではないことが判明しました.これらの量は基本的なものではありませんでした。それらは単なる環境パラメーターでした。当時はそれが嘆かわしいことだったかもしれませんが、一般相対性理論の観点から振り返ると、もはや喪失感はありません。重力の美しい説明があります。たまたま、惑星軌道のこれらの値が基本的な定数ではないものです.
おそらく、多元宇宙は似たようなものを暗示している、とジュディツェは言います。しがみつきすぎているものを手放す必要があるのかもしれません。より大きく考え、再焦点を合わせ、再編成し、質問を自然に再構成する必要があるかもしれません。多元宇宙は、「非常に満足のいく、満足のいく、心を開く可能性」を開くことができると彼は言います.
私が聞いたすべてのマルチバース支持の議論の中で、これは私にとって最も魅力的なものです.すべてのシナリオで、すべての物理システムについて、無限に多くの質問を投げかけることができます。私たちは問題を本質に戻して最も基本的な質問をしようとしますが、私たちの直感は以前のものに基づいて構築されており、私たちが試みている新しい領域にはもはや関係のないパラダイムに頼っている可能性は十分にあります。
マルチバースは閉じたドアではなく、鍵のようなものです。私にとって、この言葉は今では有望であり、可能性に満ちています。バラでいっぱいの亭と同じくらい無駄には思えません。
Tasneem Zehra Husain は理論物理学者であり、 最長のスレッドのみ。 彼女はパキスタン初の女性弦理論家です。
リード画像:テート モダンの従業員の見解 日本人アーティスト、草間彌生の「過ぎ行く冬 2005」。クレジット:Daniel Leal-Olivas/AFP/Getty Images.
この記事は最初に公開されました 2017 年 1 月の Nautilus Cosmos。
