Hans-Jörg Fahr が望んでいるのは、誰かが彼の誤りを証明することだけです。ドイツのボン大学の天体物理学の教授である彼は、空を浴びる背景マイクロ波放射の拡散した輝きは、一般に信じられているように、宇宙の遠いエコーではないと主張することによって、宇宙論のほぼすべての分野に反対の立場をとっています。宇宙が燃えるような創造の瞬間、ビッグバン。このマイクロ波背景放射のわずかな温度変動が初期宇宙の塊状性を教えてくれるという宇宙論コミュニティの考えは間違っている、と彼は言う。一般宇宙学者は、ロールシャッハ テストを行っているのかもしれません。
当然のことながら、彼の考えは多くの人々の間で懐疑的でした。ケース ウエスタン リザーブ大学の物理学と天文学の教授であるグレン スタークマンは、次のように述べています。この任務において、[Fahr と彼の同僚] はデューデリジェンスを行っていません。」しかし同時に、Fahr のアイデアは、他のシステムで既に証明されている物理学に根ざしており、反証可能な予測を行っています。物議を醸す立場を擁護するよう迫られたが、型破りな理論家は自分の立場を貫く。好むと好まざるとにかかわらず、Fahr は宇宙論の偶像破壊者になりました。
ファールにとっては、このように始まったわけではありません。 1970 年代から 80 年代にかけて、ファーは、宇宙物理学に関する独自の研究を進めながら、宇宙の従来のビッグバン モデルを心から支持したと述べています。彼は、太陽風 (太陽から放出される電子と陽子の流れ) と、太陽風が星間空間のガスと塵に激突する遠方太陽系の研究に重要な貢献をしました。彼は、ボイジャー宇宙船が現在探査しているこの境界領域を表すために、「ヘリオポーズ」という用語を作り出しました。彼が 2005 年に 65 歳になったとき、ファールの同僚は、太陽風物理学の未解決の問題に焦点を当てたシンポジウムを開催しました。ボン大学のファールの同僚は、彼を「この辺りで最も頭のいい人の 1 人」と表現しています。
太陽風の物理学における成功と並行して、ファールはより非正統的な研究を追求しました。 1990 年代に彼は、彼の意見では、宇宙マイクロ波背景放射の標準的な解釈に奇妙なギャップがあることに気付きました。宇宙は塊状の場所であり、銀河と銀河団の細くて糸状のフィラメントが点在する広大な空隙で満たされています。しかし、マイクロ波の背景温度は驚くほど均一で、1,000 分の 1 です。宇宙論者は通常、マイクロ波背景放射の均一性は、ビッグバン直後の宇宙の均一性を反映していると考えています。このクリームのように滑らかな始まりから、ボイドとフィラメントに満ちた今日のむらのある宇宙に到達するために、宇宙学者は、その存在が確認されていない謎の暗黒物質粒子である凝集剤をモデルに追加します。
Fahr 氏は、これは別の未知数を説明するために 1 つの未知数を使用しているだけであり、より簡単な解決策が必要であると異議を唱えています。 「構造化された宇宙があることを真剣に考えるなら、[主流の]宇宙論で使用されているものとは異なるモデルが必要です」とFahr氏は言います. 「宇宙にはボイドとウォール構造があるという事実に注意を払う必要があります。そして、ボイド構造の膨張は、壁構造の膨張とは異なります。そして、これらすべてが宇宙を非常に複雑にしています。」
これを念頭に置いて、Fahr は、絶対零度より数度上で輝く残り火のように、宇宙が宇宙のあらゆる方向から滑らかなマイクロ波の輝きを自然に発する現象を発見するために出発しました。彼はそれを見つけたと言います。 「組換えイベントは一度もありませんでした」とファーは、マイクロ波背景のモデルについて語っています。 「私の見解では、[マイクロ波背景] はそのままの宇宙の一種のエントロピー機能です。」
宇宙のマイクロ波背景放射の解釈を議論する中で、ファーは、有名な天文学者ハルトン・アープ、フレッド・ホイル卿、ノーベル賞受賞者のハンネス・アルヴェーンを含む異端の天体物理学者の長く著名な系列に加わる。これらの懐疑論者は、マイクロ波背景放射は、銀河と近くの宇宙全体のガス、塵、および荷電粒子の輝く雲の組み合わせに起因すると考えています。これらの分子侵入者の塊は、宇宙の周りを跳ね回る星の光を、地球の大気が青い太陽光を散乱させて昼間の空を作り出すのと少し似ているように、静かで薄暗いマイクロ波光の浴槽に変換すると彼らは主張しています。
これらの代替モデルの問題点は、ガス、塵、荷電粒子のように、宇宙のマイクロ波背景放射が斑状ではないことです。雲とプラズマのパッチワーク キルトがどのように組み合わさって、滑らかで無指向性のマイクロ波の輝きになるかを理解するのは困難です。
Annalender Physik 誌の物議を醸した 2009 年の論文で 、ファールは、太陽風に関する彼自身の深い専門知識を利用して、この問題に対する答えを提案しました。過去 50 年にわたって太陽系を航海してきた宇宙探査機は、太陽風が惑星を通過して星間空間に向かって進むときに、太陽風に予想外のホット スポットとコールド スポットを検出しました。これらは、光子と他の光子との一種の乱流相互作用から生じます。通常は不可能な相互作用ですが、太陽風内部の荷電粒子の仲介によって可能になります。
2009 年、Fahr は宇宙の真空自体がプラズマとは遠い関係にあることに気付き始めたと言います。結局のところ、現代の物理学は真空を泡状のものとして説明しており、仮想電荷が存在するようになり、消滅して再び爆発します。常にではありませんが、通常、これらの仮想粒子は電子とその反物質の対応物である陽電子です。ファールは次のように考えました:真空が電子陽電子プラズマである場合、太陽風の内部で発生するのと同じ光子間相互作用が可能にならないのはなぜでしょうか?
もしこれが起こっていたら、何もない空間自体がマイクロ波のバックグラウンドの源である可能性があります.数百万年、数十億年にわたって宇宙を流れてきた星の光の光子は、時間の経過とともに互いに相互作用し、徐々に一種の熱平衡を達成し、星の光の熱い点源を鈍い全天の輝きに変換します. 「これは非常にゆっくりとしたプロセスです」と Fahr 氏は言います。 「しかし、十分な時間があれば、拡散によって恒星の放射からバックグラウンドの放射に移行します。」
Fahr 氏は、その効果は実験室で観察できるはずだと述べています。単一波長のレーザー光が真空中で半年以上往復すると、その色がにじみ始め、一部の光子はわずかに高い波長に滑り込み、他の光子はわずかに低い波長に滑り込みます。 「これは自由空間のシミュレーションのようなものです。宇宙空間を通過する光子のようなものです」と Fahr 氏は言います。 「私は、光子は長期的には互いに独立していないと予測しています。それらは互いに相互作用し、そのエネルギーを他のエネルギーや他の波長に再分配します。」
Fahr はまた、マイクロ波バックグラウンドの標準解釈と代替解釈のどちらかを決定できる別の実験的テストも提案しています。従来の宇宙論によれば、マイクロ波背景放射は、ビッグバンから約 30 万年後、宇宙が初めて光に対して透明になるほど冷却されたときのことを思い起こさせます。この「再結合」の宇宙時代以前は、宇宙は高密度で不透明なプラズマであり、光が伝搬することはありませんでした。プラズマが再結合すると、水素原子のエネルギー準位に特徴的な一連の波長で光のバーストが生成されます。このいわゆる「ライマン系列」のスペクトル線は、天文学でプラズマの挙動を研究しているすべての人にとっておなじみのランドマークです。しかし、マイクロ波バックグラウンドの測定では、ライマン級数の証拠は観察されていません。
そのようなシリーズが存在しないという意味ではありません。ファールは、宇宙のライマン スペクトル線は、過去 135 億年にわたってドップラー シフトが強く、スペクトルの赤外線部分で最も強いと指摘しています。赤外線で宇宙背景放射を観測しようとした人はまだ誰もいません。天の川銀河は、マイクロ波よりも赤外線の方がノイズが大きく、前景の銀河ノイズの混入から宇宙信号を引き出すのがさらに難しくなります。今年の大規模な宇宙マイクロ波背景放射の発見 — 事実上宇宙の誕生の瞬間から重力波の証拠を発見すると主張しているが、前景の信号によって汚染されている可能性がある — は、この点に関して注意を喚起する物語を提供している.
しかし、科学者が赤外線でライマン スペクトルを探しても、それが見つからなかったとしたら、それは現代の宇宙論の鎧に新たな穴が開いたことになります。
バルセロナ大学の宇宙学者である Joan Solà は、Fahr の理論の創意工夫を指摘していますが、納得していません。 「彼が数字をいじるのは楽しいですが、内部的に一貫した閉じたストーリーを提供することはできません」とソラは言います。
たとえば、Fahr が彼の真空マイクロ波背景理論に対して行っている議論の 1 つは、宇宙で観察された光子と物質粒子の比率 (10 億対 1) を説明できるというものです。しかし、Solà は、Fahr がこの計算に使用する数値の 1 つ (宇宙における水素とヘリウムの比率) は、標準的なビッグバン理論自体から直接出てきたものであり、内部的に矛盾した議論になっていると指摘しています。
ファール氏は、ビッグバン理論はヘリウムと水素の比率を正確に予測しているが、最近の研究では、宇宙のリチウムの量が予想よりもはるかに少ないことが判明している一方で、ビッグバン以外のモデルのほうが適合性が高いと主張していると反論している.ファールは、初期宇宙で元素合成によって作られた元素の比率と、マイクロ波背景の解釈に疑問を呈することで、標準的なビッグバン理論を支持する証拠の 3 つの主要な柱のうちの 2 つを攻撃しています。 3 番目の柱は、銀河が遠ざかるほど赤方偏移が大きくなるという観測に基づいており、これは宇宙が膨張していることを示しています。しかし、2009 年の論文で、Fahr は 1993 年の 1 つの研究を引用しています。この研究では、膨張していない宇宙、つまりビッグバンがなかった宇宙でも同様の距離と赤方偏移の関係があると主張しています。
ソラの観点からすると、標準的なビッグバン モデルに対するそのような疑念は、すぐにクラックポット科学に発展する可能性があります。しかし、彼はファーをクラックポットとは見なしていません。 「私は変人や愚か者には我慢できません」とソラは言います。もちろん、ファールはこの種のものではありません...彼は本物の科学者であり、ちなみに優れた科学者です。しかし、これは 1 つのことであり、もう 1 つは彼のすべてのアイデアを購入することです。」彼はファールの非正統的な宇宙論には懐疑的ですが、ソラは議論自体に価値があると言います。 「科学が進歩するのは、私たちが時々古代の考えに同意しないからです。だから、挑戦し続けるのは良いことだ」
マーク・アンダーソンは科学技術ジャーナリストで、 Discover、Technology Review、Scientific American、Science、Wired、IEEE Spectrum、New Scientist、、 ローリングストーン。
