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宇宙はビッグバンによって創造されました。少なくとも、これが現在の理論です。しかし、そもそも自然法則はどこから来たのでしょうか？今日は、その可能な説明を提案する非常に興味深い論文についてお話しします。パオロ・バッサーニとジョアン・マゲイジョによる「宇宙の作り方」という大胆なタイトルの論文です。これは法則の進化と自然選択に関する新しい数学的枠組みです。
彼らは自然法則にランダムな変化を許容し、そうすることで、宇宙が最終的に私たちが今日観察する安定した秩序ある時空と物質に落ち着くことを示しています。簡単に言えば、私たちの宇宙がカオスから生まれた可能性があるという考えに数学的な裏付けを与えているのです。
実際には、彼らは法則全体を進化させるのではありません。具体的には、自然定数の変化を許容しています。より正確に言えば、私たちが自然定数だと考えているものです。これらの定数には、重力の強さや電磁相互作用の強さ、粒子の質量などが含まれます。
光速の変化も許容し、さらに大胆にも、かつては重力波の速度とは異なっていた可能性があると主張しています。アインシュタインの理論では、これらは常に同じです。そして、これらの定数は全て、初期宇宙では任意の値から始まっていた可能性があるというのが彼らの考えです。
彼らは定数に小さなランダムな変化を許容し、これらの変化が今度は定数が変化する頻度に影響を与えます。自然定数を変化させると、特にエネルギー保存を含むあらゆる種類の保存則に違反することになります。つまり、自然定数の変化を許容すれば、無から物質を生成できるのです。これは私たちの宇宙がどのように始まったかについての興味深い考えです。
現在、物理学者たちは、宇宙のすべての物質とエネルギーが、残念ながら証拠が存在しないインフレーション場と呼ばれる謎の場の崩壊から生成されたと仮定しています。最も興味深いのは、論文で述べられているように、自然定数がこのように変化することを許容すると、定数が実際に定数になる安定したポケットが見つかるということです。
この図では、多くの初期の変動の後、値が安定することが分かります。そして、これを実現するための基準の1つは、重力の下で曲がり歪むことはできるが、物質の自発的な生成も宇宙を超えた無限の速度での非局所的な相互作用もない、よく整序された時空を持つことだと彼らは述べています。
理由は、これらの場合、自然法則の突然変異率が高いままだからです。例えを挙げましょう。自然定数を、スピーカーの上に置かれた皿の上に撒かれた砂粒だと考えてください。音が皿を動かし、砂をランダムに跳ね上がらせます。
しかし、プレートの動きが小さい場所では跳躍が少なく、そのような場所に砂が蓄積します。つまり、最終的に安定した状態は、ランダムに変化しにくい状態なのです。論文では、これが保存則や因果関係、有限の光速を持つ私たちの宇宙がこのようになっている理由だと述べています。
ただし、定数の値に関して私たちの宇宙が唯一無二だとは述べていません。それは論文の目的ではありません。彼らは定数が変化しない理由を問題にしているのです。同様の考えは約30年前にリー・スモーリンによって提案され、「宇宙の自然選択」と呼ばれました。
スモーリンは、自然定数がブラックホール内で変化し、ブラックホールが異なる定数の集合を持つ新しい宇宙を生成すると主張しました。新しい論文ではブラックホールを含むものは何も使用せず、新しい宇宙も生成しません。単に定数が何らかの方法で変化する可能性があると仮定しているだけです。なお、論文の著者の一人であるジョアン・マゲイジョは、CMBパターンの怪しい整列について「悪の軸」という用語を作り出したことでも知られています。彼は一般的に言葉の使い方が上手く、非常におすすめの本を2冊書いています。
1冊は光速の変化の受け入れについてのメインストリーム宇宙論との戦いについて、もう1冊は謎めいた失踪をしたエットーレ・マヨラナという物理学者の人生についてです。ジョアンについての私の最も鮮明な記憶は、彼がPrivate Investigatorのロビー全体に向かって「F*CK YOU」と叫んだ日のことです。ヘイ、ジョアン、もし聞いているなら。見ての通り、あなたは印象を残しましたよ。
おそらくさらに重要なのは、ジョアンは生まれながらの反逆者で、その反逆精神を堅実な理論的研究に変換する技術的能力を持っているということです。これで正しい道を進んでいるかどうかはわかりませんが、真剣に受け止める価値があると思います。用語についても本当に何かしなければなりません。定数を変更するのは本当に面白そうですね。
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