カリフォルニア大学バークレー校のラファエル・ブッソによる新たな研究が、宇宙のサイクリックモデルを否定する画期的な理論を提示している。アインシュタインの理論に基づき、ビッグバンから始まった宇宙は一方通行で暗闇へと向かい続けており、ペンローズの特異点定理を量子場で満たされた宇宙に適用することで、特異点は避けられないものであることが示された。この研究はエントロピーの増加と特異点の必然性を結びつけ、熱力学第二法則に反することなく宇宙の循環は不可能であると主張している。
アインシュタインの理論と宇宙の運命
アインシュタインの理論によると、わしらの宇宙っちゅうのは暗闇への一方通行の道を歩んでるんや。時間の最初の瞬間、ビッグバンから始まって、それからずっと膨張し続けとって、これから何千億年もかけてただひたすら衰退していくだけなんや。もしこれがちょっと憂鬱やなあと思うんやったら、あんたは一人やない。
循環宇宙モデルへの挑戦
物理学者らは代替案を考え出そうとしてきたんや。ビッグバンが繰り返されるような理論をな。これらはサイクリックモデルとかバウンスモデルって呼ばれとって、一番有名なやつはノーベル賞受賞者のロジャー・ペンローズが出したもんや。せやけど、ある物理学者が今度、それを否定してしもたと主張しとるんや。数学的に成り立たへんと言うとって、特異点は避けられへんのやと。もしそれが本当やとしたら、えらいこっちゃやから、ちょっと見てみよか。
ブッソの新たな研究
この新しい論文はカリフォルニア大学バークレー校のラファエル・ブッソから出てきたもんや。彼はニューサイエンティストに対して、はっきりと自分の研究が「循環宇宙を断定的に否定する」と思てると言うた。そして「彼の見解では、彼の研究はビッグバンにおける特異点が避けられないものであることを証明している」とな。これは憂鬱なだけやのうて、なんや最も注目すべき進歩になるかもしれへんのや。
ダークエネルギーの観測と循環宇宙の復活
というのも、サイクリックモデルとバウンスモデルは最近ちょっとした復活を見せとるからや。観測によると、ダークエネルギーが時間とともに弱くなっとる可能性があるということが分かってきたんや。もしその結果が正しくて、ダークエネルギーが実際に弱くなるんやったら、わしらの宇宙が再び収縮して、場合によっては新しい始まりへとバウンスすることが可能になるんや。
ブッソの理論の核心
せやけど、もしブッソが正しいんやったら、わしらみんなこのことについて自分らを騙してきたってことになるな。そんで彼は具体的に何をしたんや？ブッソはロジャー・ペンローズの特異点定理を基にして、それを量子場で満たされた宇宙用にアップデートしたんや。
問題が何かを理解するために、膨張する宇宙を想像してみいや。宇宙が膨張すると、光が移動できる空間がどんどん増えていくんや。
宇宙収縮と事象の地平線
せやけど今度はその膨張する宇宙が収縮を始めるんや。光の行く場所が少なくなって、より小さな領域に押し戻されてしまうんや。宇宙をずっと収縮させ続けると、最終的には光が永久に外に出られへん領域ができてしまうんや。せやけどこれこそが、ある領域が事象の地平線を持つってことの意味なんや、ちょうどブラックホールみたいにな。
そしてここで特異点定理が噛み付いてくるんや。なぜなら、それは一度地平線ができたら、特異点が必ずできなあかんって言うとるからや。バウンスもサイクルもあらへん、ただ無限の密度と時間の終わりがあるだけや。
量子理論への期待と限界
物理学者らは言うてきた、せやけど量子の何かが起こって、それが特異点を防いで、そんでわしらはバウンスしてサイクルできるんやと。
「量子の何か」がそれを解決してくれるし、多くのスタートアップにとっても素晴らしい効果をもたらすんや。せやけどブッソは今度、なぜそれが機能せえへんのかについて新しい議論を思いついたんや。彼は、エントロピーが増加するときはいつでも、特異点がやっぱり起こらなあかんってことを示したんや。つまり、別の言い方をすると、特異点を取り除くためには、何とかしてエントロピーを減少させなあかんのやけど、それはでけへんのや。
熱力学第二法則との関係
これが彼がそんなに自信を持っとる理由やと思うで。エントロピーは減少でけへんって言う熱力学第二法則に逆らって賭けをするのは悪い考えやからな。とはいえ、彼の証明にはいくつか注意点がある。一つは、彼が実際には熱力学の第二法則そのものを使とるんやのうて、一般相対性理論に適応させた一般化されたバージョンを使とるってことや。そしてそれには重力エントロピーが含まれとるんや。
重力エントロピーの問題
問題は、わしらは実際には重力エントロピーが何なのか知らへんってことや。せやけど、それを第二法則に加えるべきやっちゅうのは理にかなっとるから、わしはそれを論争の的やとは思わへんな。もっと重要なのは、ブッソの結果は、そもそも幾何学について語ることができる限りにおいてのみ有効やってことや。
古典的幾何学の限界
もし空間の古典的で幾何学的な記述が窓の外に飛んで行ってしもたら、バウンスについて何も言えることはあらへんのや。つまり、バウンスを起こすために「量子の何か」と叫びながら腕を振り回すことはまだできるんや。せやけど今度はもっと激しく振らなあかんのや。
ペンローズの循環共形宇宙論との関係
さらに重要なのは、ブッソの議論はペンローズの循環共形宇宙論には適用されへんと思うってことや。これは、ペンローズのモデルの要点が、サイクルの終わりに重力エントロピーが消去されて、宇宙が新たに始まり直すってところにあるからや。やから、そのモデルはブッソの証明の仮定を満たしてへんのや。
研究結果への評価
つまり、作者が循環モデルを「断定的に否定する」って言うときは、ちょっと自分の主張を誇張しすぎやと思うんや。わしのでたらめメーターでは、解釈については10点満点中10点をつけるで、完全に間違てると思うからな。せやけど論文については10点中1点をつける、技術的には正しいと信じとるからや。
結論と将来への展望
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