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宇宙は一つではない? 多元宇宙に2つの仮説

ナショナルジオグラフィック

観測可能な宇宙の果ての、さらにその向こうには何があるのだろう? 私たちの宇宙は、もっと大きな「マルチバース(多元宇宙)」の1つにすぎないのだろうか?

こうした問いかけから生まれた映画や小説は多い。最近も、マーベル映画『ドクター・ストレンジ/マルチバース・オブ・マッドネス』など、マルチバースの間の刺激的な関わりを扱うSF作品がヒットしている。しかし、一部の宇宙論研究者にとって、マルチバースはファンタジーやフィクションではなく、れっきとした科学だ。

人類ははるかな昔から、この世界とは別の世界をさまざまに思い描いてきた。1848年には詩人で作家のエドガー・アラン・ポーが、「無限に続く宇宙」を想像する散文詩を書いている。とはいえ、マルチバースの概念が本格的に広まったのは、宇宙のなりたちを説明しようとする現代の科学により、私たちの現実とは違う別の現実が存在するという理論が導かれてからだ。

「現実に対する私たちの理解は、決して完全なものではありません。現実は、私たちからは独立して存在しているのです」と、米スタンフォード大学の物理学者アンドレイ・リンデ氏は言う。

もし現実がそういうものならば、私たちはその世界から隔絶されていていつまでも到達できず、どのような観測方法を試みたとしても、少なくとも今のところは検知できないことになる。そのため一部の専門家は、マルチバースの探究は本当に科学と言えるのだろうかと疑問を投げかけている。

私たちの宇宙が唯一のものであるかどうかを、科学の力で知ることはできるのだろうか? 基本的な物理すらまったく異なる世界の可能性も含めて、マルチバースに関するいくつかの理論を紹介し、それぞれの宇宙に別のバージョンのあなたが存在しうるかどうかについて考えてみよう。

マルチバースとは何か?

ユニ(1つ)バースに対し、マルチ(複数)バースとは、観測できない別の宇宙が存在するという概念を示す科学用語だ。マルチバースの存在を提唱する科学理論には、絶え間なく誕生する泡宇宙から、私たちの宇宙とは異なる世界線にある空間領域まで、そのシナリオは多岐にわたる。

これらの理論に共通しているのは、私たちが観測できる空間と時間は唯一の現実ではない、と示唆している点だ。

科学者たちはなぜ、宇宙は1つではないと考えるのか?

「宇宙が1つしかないとすると、私たちの宇宙のすべての性質を説明することができないのです」と、科学ジャーナリストのトム・ジーグフリード氏は言う。氏はその著書『The Number of the Heavens(天の数)』の中で、人類の歴史の中でマルチバースの概念がどのように発展してきたかを解説している。

「各種の物理定数は、なぜこのような値なのでしょうか?」とジーグフリード氏は問いかける。「この宇宙にはなぜ、恒星や惑星を作るのに十分な時間があるのでしょうか? 恒星はなぜ、この方法で、この量のエネルギーで、輝いているのでしょうか? 私たちの物理学理論では、こうした疑問には答えられません」

これらの謎を説明する方法は2つある。1つは、宇宙の特性を説明できる、より新しく、より優れた理論。もう1つは、「私たちは多くの異なる宇宙のうちの1つに、快適に暮らしている」と考えることだと、ジーグフリード氏は言う。

マルチバース理論にはどんなものがある?

おそらく科学的に最もよく受け入れられている理論は、インフレーション宇宙論から派生した泡宇宙モデルだ。インフレーション宇宙論では、宇宙はビッグバンによって誕生した直後に、指数関数的に急激に膨張したと考えられている。宇宙の構造や銀河の分布など、観測されている宇宙の性質の多くは、宇宙のインフレーション的膨張によって説明できる。

インフレーション宇宙論の立役者の1人であるリンデ氏は、「当初は、奇想天外なSF小説のように思われていました」と打ち明ける。「けれども、私たちの宇宙の興味深い性質の多くがこの理論で説明できることがわかると、真剣に受け止められるようになったのです」

インフレーション宇宙論の予測の1つに、インフレーションはずっと続いており、無数の宇宙を泡のように無限に作り出すというものがある。泡宇宙の性質はどれも同じであるとは限らない。私たちの宇宙とは物理定数が異なる宇宙もあれば、私たちの宇宙にそっくりな宇宙もあるかもしれない。いずれにせよ、これらは私たちが直接観測できる領域を超えたところにある。

ほかにはどんな理論がある?

もう1つの有力なマルチバース理論は、ミクロな物質のとらえどころのないふるまいを数学的に記述する量子力学から生まれた「多世界解釈(エベレット解釈)」だ。量子力学をマクロな世界にも当てはめるべく、観測物理学者のヒュー・エベレット氏は1957年、マクロな私たちの現実は異なる宇宙の重ね合わせである、という解釈を提唱した。私たちが何かを決定するたびに宇宙は分岐して異なる現実が生まれ、ときにまったく違った結果が生じることもあるという。

「多世界解釈では、無限の数の地球がパラレルに存在しています。あなたが実験をして何かの確率を決定しても、そのようになる地球に自分が住んでいると証明しただけです。ほかの世界の地球では違った確率が出ていることになります」と、『スーパーヒーローの物理学』などの著書がある米ミネソタ大学の物理学者ジェームズ・カカリオス氏は言う。「エベレットが言っているのは、そういうことです」

多世界解釈によると、あなたが複数の選択肢の中からどれかを選ぶたびに、別の選択をしたあなたが生きる宇宙が分岐していく。しかし、あなたが知覚できる現実は、あなたが生きている現実だけだ。

分岐した宇宙はどこにある?

分岐した宇宙は、私たちがアクセスできない次元で重なり合っている。米マサチューセッツ工科大学のマックス・テグマーク氏は、分岐した宇宙の中で複数のシナリオがパラレルに展開されるこのような考えを「レベル3のマルチバース」と呼んでいる。

「多世界解釈では、原子爆弾が存在していても、いつ爆発するかはわかりません」とリンデ氏は言う。そうした現実の中には、原爆が爆発しない世界もあるかもしれない。

これに対して、一部のインフレーション宇宙論が予言するマルチバースでは、宇宙ごとに基本的な物理学が異なっている可能性がある。テグマーク氏は、こうした考えを「レベル2のマルチバース」と呼んでいる。リンデ氏は、インフレーション・マルチバースでは、「宇宙の場所によっては、原子爆弾が原理的に可能であるかどうかもわかりません」と言う。

マルチバースの間を移動することはできる?

残念ながら、それはできない。科学者たちは、少なくとも今のところはマルチバースの間を移動することは不可能だと考えている。

「私たちの物理学はかなり堅固に確立されていますが、これらが完全に間違っていないかぎり、マルチバースの間を旅することはできません」とジーグフリード氏は言う。「でも、誰にもわかりませんよ。今から1000年後には、私たちが想像もしなかったようなことが明らかになるかもしれません」

マルチバースの実在を示唆する直接的な証拠はある?

マルチバースが宇宙のある種の性質をうまく説明できるように見えても、マルチバースの実在を示唆する直接的な観測は行われていない。今のところ、マルチバースの概念を裏付ける証拠は、純粋に理論的・哲学的なものしかない。

ある専門家は、ビッグバンによって、私たちが存在するのにちょうど良い完璧なバランスの宇宙が作られたのは、壮大な偶然にすぎないのかもしれないと主張する。またある科学者は、物理的な宇宙はいくつも存在していて、私たちは生存に適した性質の宇宙に住んでいるにすぎないと考えている。

カカリオス氏は、小さなポケット宇宙(泡宇宙)が無限に存在していて、なかには私たちの宇宙とは異なる物理学や、異なる物理定数をもつ宇宙もあるという考え方は魅力的なのだと言う。「こういう概念を真剣に考える人がいるのは、ある種の哲学的な問題を解決するのに都合がいいからです」

科学者たちは、マルチバース理論が経験的に検証可能であるかどうかを議論している。マルチバースのほかの宇宙は、定義上、私たちの宇宙とは独立した存在であり、アクセスできないのだから、検証は不可能だとする意見もある。けれどももしかすると、私たちは正しい検証法を見いだしていないだけなのかもしれない。

マルチバースの存在が明らかになる日はくるの?

その日はこないかもしれない。しかし、マルチバースはさまざまな理論にもとづく予想の1つであり、これらの理論はほかの方法で検証することができる。こうした理論がすべての検証に耐えたら、マルチバースの存在も確定するかもしれない。あるいは、新しい発見によって、観測可能な宇宙の向こうに何かが存在するのかどうかが明らかになるかもしれない。

「宇宙は、ちっぽけな惑星に住む原始的な生物の想像や検証に束縛されるものではありません」とジーグフリード氏は言う。

「私たちは、『これは検証できないから現実ではない』と言いますが、それは自分たちが検証法を知らないということにすぎません。私たちはいつの日か検証法を思いつくかもしれませんし、思いつかないかもしれません。でも、宇宙は私たちのことはお構いなしに、好きなようにやっているのです」

文=Nadia Drake/訳=三枝小夜子(ナショナル ジオグラフィック日本版サイトで2022年5月10日公開)

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