プリンストン大学の科学のアルバート・アインシュタイン名誉教授であるジム・ピーブルズは、ビッグバンモデルの主な要素は「簡単にリスト化されています」と述べています。このモデルは、宇宙の大規模構造がますます速く膨張しており、平均して、宇宙はどこを見てもほぼ同じように見えると考えています。ビッグバン モデルは、アインシュタインの重力理論、一般相対性理論を含む従来の物理学が多かれ少なかれ正しいことを前提としています。
このモデルでは、歴史のテープを巻き戻すと、宇宙は 138 億年前に、想像を絶するほど「高温で高密度の状態」、つまり特異点に始まります。この特異点がビッグバンで爆発するとき、時間は始まります。スティーブン・ホーキングは、可能性のある出来事を前に「カット」できると言っています ビッグバンを測定する方法がないため、私たちの宇宙論から外れます。しかし、どちらかといえば、ビッグバンの前に何があったのかという問題は、依然として魅力的なものであり、一部の科学者にとっては、理論的に避けられないものです.
昨年、アルバータ州のレスブリッジ大学とエジプトのベンハ大学の物理学者であるサウリヤ ダスとアーメド アリは、それぞれ Physics Letters B で理論を発表しました。 ビッグバンモデルとは反対に、宇宙には始まりがないと主張している.彼らは、「約138億年前にエネルギーが急速に放出された」ことを否定していませんが、最初の特異点の存在を否定しています. ノーチラス は、ダスとアリに、彼らの理論をどのように形成したか、および開始のない時空の意味について尋ねました。 2 人の物理学者が 1 対 1 で話し、回答をメールで送信してくれました。
ビッグバン理論が間違っているのはなぜですか?
標準的なビッグバン理論によれば、私たちの宇宙は「特異点」として知られる無限に密集した点から始まりました。優れた物理理論は特異点を取り除くはずなので、私たちを含む研究者は、量子力学が特異点をなくすことができるかどうかを探ろうとしてきました.私たちのモデルでは、量子力学によれば、特異点を含め、宇宙のほとんどすべての位置と速度が不確実であるという事実を利用しています。時間の問題もあります。時間には始まりがありますか。標準的なビッグバン理論ではそうであると言われていますが、私たちのモデルでは宇宙の年齢は無限であると言われています.
また、私たちの宇宙には暗黒エネルギー (約 70%) と暗黒物質 (約 25%) が含まれており、その起源は不明のままです。私たちのモデルは、観測された暗黒物質とエネルギーを説明できるボース・アインシュタイン凝縮として知られる冷たい量子流体で宇宙が満たされていることを提案することによって、この問題にも対処しようとしています。
暗黒エネルギーと暗黒物質はどのように説明されますか?
私たちが提案した軽いグラビトン (重力を媒介する粒子) のボーズ・アインシュタイン凝縮体は、質量と密度を持っています。この密度が、観測された暗黒物質の密度を説明していると仮定します。ニュートンとアインシュタインが考えたように、宇宙が決定論的である場合、凝縮物も量子物体であり、小さな量子力を発揮します。負圧を持つこの力が、宇宙で観測された暗黒エネルギーの原因であると仮定しています。これまでに行った計算は、これらの識別をさらに定量的にサポートします。
あなたのモデルはビッグバン特異点をどのように解決しますか?
私たちが住んでいる宇宙が実際に約138億年前に特異点から形成された場合、物理理論はこれを超えて拡張することはできず、空間と時間の概念が崩壊するため、それ以前に何が起こったのかを知る方法はありません.これは問題です！代わりに、決定論的な古典力学ではなく、前世紀の変わり目にボーア、ハイゼンベルグ、シュレディンガーなどによって開発された量子力学を使用して、宇宙の歴史をさかのぼります。これにより、私たちの宇宙は過去に非常に小さく高密度になりましたが、無限の密度の点に収縮するのではなく、永遠に戻り続けることがわかります.言い換えれば、特異点は固有の量子不確実性によって回避されます。私たちのモデルの詳細な予測が現在および将来の観測によって裏付けられている場合、インフレーションに代わるものを提供する可能性があります。インフレーションは、観測された宇宙の均一性、等方性、および平坦性を説明することに成功していますが、それ自体が多くの深刻な問題を抱えています。 .
あなたのモデルは、宇宙が永遠に存在すると予測していますか?
はい。私たちの理論が正しく、宇宙のボース・アインシュタイン凝縮体がそのまま残っていれば、宇宙は加速し続け、銀河は互いの地平線から離れて見えなくなり、空は暗くなり、別の壊滅的な出来事が起こるでしょう (「大きな裂け目」）。一方、凝縮体が分裂したり分裂したりすると、宇宙は加速をやめ、減速し、再び収縮して小さな体積になります。これらの可能性についても研究しています。私たちのモデルは標準的な量子力学に基づいているため、そのさまざまな解釈と一致しています。そのうちの 1 つは、パラレル ユニバースを仮定する、いわゆる多世界解釈です。したがって、これらは存在する可能性があります!
Susie Neilson は の編集インターンです。 ノーチラス。 @schmeilson.
