■ 1. 宇宙論における革命的瞬間の到来
- 驚異的な新技術により、宇宙に対する理解がこれまでにない速さで進展している
- 地球が太陽の周りを回っていることを初めて認識した時、星が他の太陽であることを知った時、銀河が何兆もの中の小さな島に過ぎないことを理解した時と同様の興奮的な瞬間に差し掛かっている可能性がある
- 初めて宇宙が理論通りに振る舞わなくなっている
■ 2. 宇宙論の美しい理論とその限界
- 数十年にわたり、宇宙がどのように始まり、何で構成され、どのように振る舞うべきかを説明する美しい理論があった
- この理論は観測結果と驚くほど一致し、宇宙のコードをほぼ解読したかのような感覚を与えていた
- ここ数年、望遠鏡が改良されデータが鮮明になるにつれて、亀裂が現れ始めた
- 理論が予測したものと実際に観測されたものとの間に奇妙な不一致が生じた
- 最初は単純なミスやノイズに見えたが、新しいデータが増えるにつれて逆の現象が起きた
- いくつかの亀裂は大きくなり、新しい亀裂が出現し、完璧だった宇宙の図は完璧ではなくなってきた
■ 3. 歴史的な前例:天王星と水星
- 2世紀前、天文学者は天王星の軌道が重力の法則に完全には従わないことに気づいた
- 重力の法則を捨てる代わりに、「暗い惑星」が天王星を遠くから引っ張っていると提案した
- その後すぐに海王星が数学が示した正確な位置で発見された
- 次に水星の問題が発生した:
- 水星の軌道も理にかなっておらず、科学者は同じトリックを試みた
- しかし今回は新しい惑星は現れなかった
- 答えはより多くの物質ではなく、完全に新しいアイデアであった
- 重力を再考する必要があり、一般相対性理論が発明された
- 宇宙の理解に全く新しい次元が開かれた
- 現在、天王星の瞬間なのか水星の瞬間なのかが問われている
■ 4. 第1の亀裂:宇宙の怪物的構造
- 約15年前から深刻な問題の兆候が積み重なり始めた
- 一見不可能な宇宙の怪物の形で現れた:
- 30億光年以上の幅を持つ銀河の「巨大な弧」
- 40億光年にわたる巨大なクエーサーのグループ
- 50億光年にわたる銀河のリング
- 端から端まで100億光年に伸びる銀河の理解不能な壁(観測可能な宇宙全体の10%)
- 巨大な空洞も存在する:
- 通常よりはるかに少ない銀河しか持たない広大な宇宙の砂漠
- いくつかの調査によると、私たちはその1つの深部に住んでいる(20億光年にわたる巨大な「ローカルホール」)
■ 5. 宇宙論的原理への挑戦
- 宇宙はより大きな構造で組織化されている:
- 銀河、銀河団、超銀河団、そして最終的にはフィラメント(真に巨大な構造で同様に巨大な空洞によって分離されている)
- 宇宙論的理論によれば、これらのものは任意に大きくなることはできない
- 約10億光年を超える距離では、フィラメントと空洞は均一なスープにぼやけるはずである
- これは単なる技術的な詳細ではなく、宇宙そのものを理解しようとする全ての試みの基本的な柱である
- 宇宙の理解は1つの重要な仮定に依存している:
- 宇宙論的原理
- 十分に拡大すれば、宇宙は均一であり、どこでも同じように見えるはずだという考え
- これは宇宙の限られた視野が全体の公正なサンプルであることを意味するため重要である
- たとえ塵の斑点に住む小さな生き物であっても、宇宙全体について学ぶことができる
- 宇宙論的原理が間違っていることが判明した場合、大きな問題がある:
- 宇宙がどこでも同じでない場合、ケーキの唯一のチェリーの上に座ってケーキの味を推測しようとするアリのようなものになる
- 私たちが見るすべてが単なる局所的な奇妙さ、宇宙の実際の物語を伝えない宇宙の風変わりさである可能性がある
■ 6. 第2の亀裂:2つの速度の宇宙
- 次の亀裂は約10年前に現れた
- 空間の構造を直接引き裂き、空間がどれだけ速く成長するかに挑戦した
- 毎秒宇宙は少し大きくなっている
- 空間が膨張していることを確認する異なる測定方法がある
- 問題:測定方法がどれだけ速いかについて合意できない
- 速度計では67と読み取れるが、GPSでは73と読み取れる車の速度を測定するようなものである
- 測定と計算がより正確になるにつれて、不一致は悪化するだけとなった
- 現在、この不一致が単なる偶然のまぐれである可能性は100万分の1未満である
- 宇宙は文字通り同じ質問に対して2つの異なる答えを与えている
- 何か根本的なものが壊れているに違いない:
- 宇宙の測定
- または宇宙の基本的な理解
■ 7. 第3の亀裂:赤ちゃん宇宙の古い銀河
- 最新の驚きは約3年前のものである
- 宇宙のタイムラインの重要な部分、最初の銀河がどのように、いつ形成されたかを打ち砕いた
- 望遠鏡はタイムマシンのように機能する:
- 遠くの銀河からの光が到達するのに非常に長い時間がかかるため、現在の姿ではなく過去の姿を見ている
- 2021年にジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が打ち上げられた:
- これまでに建造された最も強力な宇宙望遠鏡である
- ほぼ即座に、宇宙が非常に若かった時代に属するほど遠く離れた明るく巨大な銀河を発見し始めた
- 問題:
- いくつかはビッグバンから2億8000万年後にさかのぼるほど早期であり、誰もが予想していたよりはるかに早い
- 理論によれば、ビッグバンから出現した物質の非晶質スープは、長い合併の連鎖を通じて最初の銀河を生み出した
- このプロセスは長い:
- 最良の推定では、最初の大きな銀河はビッグバン後約5億年後に出現したはずであり、それよりはるかに前ではない
- 新しい銀河は成熟しすぎているようにも見える:
- 赤ちゃん宇宙の物質はほぼ完全に水素とヘリウムで構成されていた
- 炭素や窒素のような重元素は後に星の核で鍛造され、それらを放出するために爆発しなければならなかった
- しかし、これらの超初期銀河のいくつかは多くの重元素を含んでいる
- これは星の世代全体がそれらの前に生き死にしなければならなかったことを意味する
- これは幼稚園で大人の子供を見つけるようなものである
- 最初の銀河が早送りで発芽したか、宇宙の幼少期について何か巨大なものが欠けている
■ 8. その他の問題点
- ビッグバンは実際に観測されるよりも3倍多くのリチウムを生成したはずである(数十年にわたる未解決の問題)
- ダークマターは銀河の中心に急激に積み重なるはずだが、代わりに緩やかな丘を見つける
- ダークエネルギー(宇宙を引き離す神秘的な力)はビッグバン以来一定であったはずである:
- しかし昨年、これまでで最大の銀河調査の1つが、時間とともに変化している可能性があるという爆弾を投下した
- 真実であれば、宇宙の現在の図、その過去と未来を覆すことになる
- 宇宙マイクロ波背景放射の解釈のような疑いの余地なく確立されたと考えられていたものでさえ、突然議論の対象となっている:
- 初期の銀河は信号を汚染するのに十分な明るさであった可能性がある
■ 9. 科学界の現状と展望
- これらは多くの証拠を必要とする大胆な主張である
- しかし、このような基本的な柱が議論されているという単なる事実は驚異的である
- 現在、激しい戦いが繰り広げられている:
- 一部の科学者はこれらが本当の亀裂ではなく、時間とともに消える蜃気楼、または理論を洗練することになる原石だと主張している
- 他の科学者はより急進的で、完全に新しいアイデアが必要だと言っている
- 大局的には無視することが困難である:
- 危機感が高まっている
- 初めて、塵が落ち着いたときに宇宙論がどのようになるか本当にわからない
■ 10. 科学における危機の意義
- 科学において「危機」は失敗を意味しない
- 機械が健全で機能していることを意味する
- 科学は直線的に進むのではなく、サイクルで進む:
- 穏やかな期間の後に突然の危機が続く
- 危機が訪れると、実験は既存の理論に適合しない結果を与え始める
- 混乱が増大し、奇妙なアイデアが飛び出す
- そして最終的に革命が起こる
- より深い真実が現れ、新しいサイクルが再び始まる
- 宇宙は私たちの物語が不完全であると叫んでいる
- 宇宙の海王星を見つけるのか宇宙の水星を見つけるのかにかかわらず、1つのことは確かである:
- 宇宙はこれからはるかに興味深いものになる