宇宙| マルチバース| Parallel Universe | 時空| ビッグバン理論

宇宙とビッグバンの拡大を描写する科学的証拠の大規模なスイートがあります。 宇宙の全質量エネルギーは、持続時間が10 ^ -30秒未満のイベントで放出されました。 私たちの宇宙の歴史の中でこれまでに発生した最もエネルギッシュなもの。NASA/ GSFC

ビッグバンから138億年しか経過しておらず、あらゆる情報が伝わる最高速度、つまり光速は有限です。 宇宙全体は本当に無限であるかもしれませんが、観測可能な宇宙は限られています。 しかし、理論物理学の主要なアイデアによれば、私たちの宇宙は、非常に大きな多元宇宙のほんのわずかな領域である可能性があり、その中に多くの宇宙が、おそらく無限の数さえ含まれています。 これの一部は実際の科学ですが、一部は投機的で希望的な考えにすぎません。 どちらがどちらであるかを確認する方法を次に示します。 しかし、最初に、少し背景。

今日の宇宙には、少なくとも世界クラスの科学的施設があれば、比較的簡単に観察できるいくつかの事実があります。 私たちは宇宙が拡大していることを知っています。銀河について、その距離と、銀河が私たちから遠ざかるように見える速さの両方を教えてくれる特性を測定できます。 遠くにいるほど、後退しているように見えます。 一般相対性理論の文脈では、それは宇宙が拡大していることを意味します。

そして、今日、宇宙が拡大しているのであれば、それは過去に小さく、密度が高かったことを意味します。 十分遠くに外挿すると、物事はより均一になり(重力は物事を凝集させるのに時間がかかるため)、より高温になります(光の波長が短いほどエネルギー/温度が高くなるため)。 これでビッグバンに戻ります。

ビッグバンから現在に至るまでの、宇宙の拡大という文脈の中での宇宙の歴史の実例。 最初のフリードマン方程式は、インフレからビッグバン、現在、そして遠い未来まで、これらのすべての時代を今日でも完全に正確に記述しています。NASA/ WMAP科学チーム

しかし、ビッグバンは宇宙の始まりではありませんでした! ビッグバンの予測が崩れる前に、特定の時代に外挿することができるだけです。 ビッグバンが説明できない宇宙で私たちが観察する多くの事柄がありますが、ビッグバンを設定する新しい理論—宇宙インフレ—は説明できます。

インフレーション中に発生する量子ゆらぎは宇宙全体に広がり、インフレーションが終了すると密度ゆらぎになります。 これにより、時間の経過とともに、今日の宇宙の大規模構造や、CMB.Eで観測された温度の変動が発生します。 ESA / PLANCKとDOE / NASA / NSFの機関間タスクから導出された画像を含むシーゲル、CMBの研究に力を

1980年代には、次のような多くのインフレの理論的結果が明らかになりました。

  • 大規模構造のシードはどのようになるべきか、
  • 温度と密度の変動は宇宙の地平線よりも大きなスケールで存在するはずである、
  • 空間のすべての領域は、変動があっても、一定のエントロピーを持つべきである、
  • 高温のビッグバンによって最高温度が達成されるはずです。

1990年代、2000年代、および2010年代には、これら4つの予測は非常に正確に観察されました。 宇宙インフレは勝者です。

インフレーションは空間を指数関数的に拡張させます。これにより、既存の湾曲した、または滑らかでない空間が非常に迅速に平坦に見える可能性があります。 宇宙が湾曲している場合、その曲率半径は、観察できる半径よりも少なくとも数百倍大きいです。 シーゲル(L); NED WRIGHTのCOSMOLOGYチュートリアル(R)

インフレは、ビッグバン以前は宇宙は粒子、反粒子、放射線で満たされていなかったことを示しています。 代わりに、それは宇宙自体に固有のエネルギーで満たされ、そのエネルギーは宇宙を急速な、執拗な、そして指数関数的な速度で拡大させました。 ある時点でインフレが終了し、そのエネルギーのすべて(またはほぼすべて)が物質とエネルギーに変換されて、ホットビッグバンが発生します。 インフレの終わり、そして私たちの宇宙の再加熱として知られているものが、熱いビッグバンの始まりを示しています。 ビッグバンはまだ起こっていますが、それはまだ始まったばかりではありません。

インフレは、観測できる部分を超えて、観測できない宇宙が大量に存在することを予測しています。 しかし、それだけではありません。 シーゲル/ギャラクシーを超えて

これが完全な話だとしたら、私たちが持っていたのは1つの非常に大きな宇宙だけでした。 それはどこでも同じ特性、どこでも同じ法則を持ち、私たちの目に見える地平線を超えている部分は私たちがいるところと似ていますが、それは正当に多元宇宙と呼ばれることはないでしょう。

つまり、物理的に存在するすべてのものは本質的に本質的に量子でなければならないことを覚えています。 インフレでさえ、それを取り巻くすべての未知数とともに、量子場でなければなりません。

インフレーションの量子的性質は、それが宇宙のいくつかの「ポケット」で終わり、他のもので続くことを意味します。 それは比喩的な丘を下って谷に転がる必要がありますが、それが量子場である場合、広がりは、ある領域で終わる一方で他の領域で続くことを意味します。 シーゲル/ギャラクシーを超えて

次に、すべての量子フィールドが持つ特性を持つためにインフレーションが必要な場合:

  • その特性には固有の不確実性があること、
  • 場は波動関数によって記述されていること、
  • そのフィールドの値は、時間の経過とともに広がる可能性があります。

あなたは驚くべき結論に達します。

インフレが発生する場所(青い立方体)では、時間を進めるごとに、空間の指数関数的により多くの領域が生じます。 インフレが終了するキューブ(赤いX)が多数ある場合でも、インフレが今後も続く領域ははるかに多くなります。 これが決して終わらないという事実は、インフレが始まると「永遠」になるものです。 シーゲル/ギャラクシーを超えて

インフレは一度にすべての場所で終了するのではなく、特定の時点で選択された切断された場所で行われますが、それらの場所の間の空間は膨張し続けます。 インフレが終了してビッグバンが始まる、複数の巨大な空間領域が存在する必要がありますが、空間が膨張する領域によって隔てられているため、お互いに遭遇することはありません。 インフレが始まるところはどこでも、少なくとも場所によっては永遠に続くことが保証されています。

インフレが終わるところ、我々は熱いビッグバンを得ます。 私たちが観測している宇宙の一部は、インフレが終わったこの地域のほんの一部であり、それ以上に観測できない宇宙があります。 しかし、数え切れないほど多くの地域があり、すべてが互いに切り離されており、まったく同じストーリーがあります。

拡大を続ける宇宙海で因果的に互いに切り離された、複数の独立した宇宙の図は、多元宇宙の考えの1つの描写です。 ビッグバンが始まりインフレが終わる地域では、拡大率は低下しますが、そのような2つの地域の間ではインフレが続き、永久に隔てられます。OZYTIVE/ PUBLIC DOMAIN

それが多元宇宙の考え方です。 ご覧のとおり、理論物理学の2つの独立した、確立された、広く受け入れられている側面に基づいています。すべての量子的性質と宇宙インフレーションの特性です。 宇宙の観測できない部分を測定する方法がないのと同じように、それを測定する既知の方法はありません。 しかし、その根底にある2つの理論、インフレと量子物理学は有効であることが実証されています。 彼らが正しければ、多元宇宙はそれの避けられない結果であり、私たちはそれに生きています。

マルチバースの考えでは、私たちのような任意の数のユニバースが存在すると述べていますが、それは必ずしも私たちの別のバージョンがそこにあることを意味するわけではありません。 …またはまったく別の宇宙からのもの。LEEDAVY / FLICKR

だから何? それはそれほど多くはないですよね? 避けられない理論的な結果はたくさんありますが、それらをテストすることができないため、確実に知ることはできません。 マルチバースはそれらの長い列の1つです。 これは特に有用な実現ではなく、これらの理論から外れた興味深い予測です。

では、なぜ多くの理論物理学者が多元宇宙に関する論文を書くのでしょうか? パラレルユニバースと、このマルチバースによる私たちとのつながりについては? なぜ彼らは、多元宇宙が文字列の風景、宇宙定数、そして私たちの宇宙が生命のために微調整されているという事実にさえ関係していると主張するのですか?

それは明らかに悪い考えですが、彼らにはそれより良いものはありません。

文字列の風景は、理論的な可能性に満ちた魅力的なアイデアかもしれませんが、私たちの宇宙で観察できるものを予測するものではありません。 「不自然な」問題を解決することによって動機付けられたこの美の考え方は、それだけでは科学が必要とするレベルに到達するには不十分です。ケンブリッジの普遍性

弦理論の文脈では、原則としてほとんどすべての値をとることができるパラメーターの巨大なセットがあります。 理論はそれらを予測しないため、手作業でそれらを配置する必要があります。文字列vacuaの期待値です。 ストリング理論に登場する有名な10500のような信じられないほど大きな数字を聞いた場合、ストリングvacuaの可能な値は、彼らが言及しているものです。 彼らが何であるのか、あるいはなぜ彼らがその価値を持っているのか、私たちは知りません。 計算方法は誰にもわかりません。

multiverse.PUBLIC DOMAINの他のポケットに存在する可能性のあるさまざまな並列「世界」の表現。

そのため、代わりに、「それは多元宇宙です!」と言う人もいます。 考え方は次のようになります。

  • 基本定数がその値を持っている理由はわかりません。
  • 物理法則がどういうものなのかはわかりません。
  • 文字列理論は、基本的な定数を使って物理法則を与えることができるフレームワークですが、他の法則や他の定数を与えることもできます。
  • したがって、多くの異なる地域に異なる法則や定数がある巨大な多元宇宙がある場合、そのうちの1つが私たちのものである可能性があります。

大きな問題は、これが非常に投機的であるだけでなく、インフレーションと量子物理学を考えると、膨張する時空が異なる領域で異なる法則または定数を持っていると推定する理由がないということです。

この推論の行に感銘を受けていませんか? どちらも実際には誰もいない。

私たちの宇宙が地球のような世界を生み出す可能性はどのくらいありましたか、ありそうにありませんか? そして、私たちの宇宙を支配する基本的な定数や法則が異なる場合、それらの確率はどのようにもっともらしいでしょうか? 表紙からこの画像が取られた幸運な宇宙は、これらの問題を探究するそのような本の1つです.GERAINT LEWIS AND LUKE BARNES

前に説明したように、マルチバースはそれ自体が科学理論ではありません。 むしろ、物理法則が今日最もよく理解されているので、それは物理法則の理論的な帰結です。 それはおそらくそれらの法律の必然的な結果でさえあります。もしあなたが量子物理学によって支配されているインフレの宇宙を持っているなら、これはあなたがかなり巻き込むことになるものです。 ただし、文字列理論と同様に、これにはいくつかの大きな問題があります。これは、私たちが観察したことも予測できず、それなしでは説明できません。また、私たちが行って探すことができる決定的なものも予測しません。

量子真空における仮想粒子を示す量子場理論計算の可視化。 空の空間であっても、この真空エネルギーはゼロではありません。 それがマルチバースの他の領域で同じで一定の値を持っているかどうかは、私たちが知ることのできないものですが、それがそのようである動機はありません。DEREKLEINWEBER

この物理的な宇宙では、できる限りのことを観察し、収集できるすべての知識を測定することが重要です。 利用可能なデータの完全なスイートからのみ、私たちは宇宙の性質について有効で科学的な結論を導きたいと願っています。 それらの結論のいくつかは、測定できないかもしれないという含意があります:多元宇宙の存在はそこから生じます。 しかし、人々が基本的な定数、物理法則、または文字列真空の値について結論を出すことができると主張するとき、彼らはもはや科学を行っていません。 彼らは推測している。 希望的思考は、データ、実験、または観察可能なものに代わるものではありません。 それらが得られるまで、多元宇宙は今日利用できる最高の科学の結果であることに注意してください。しかし、それは私たちがテストに投入できる科学的予測を行うものではありません。

これが主題の天体物理学にいくつかの重要性をもたらすことを願っています。

ジョティラディティア