『宇宙論』Turkey Seminar　第３回

　　　　　　　2000.5.3『Turkey Seminar』1-03

　　　      ****    ****    ****    ****    ****    ****

みなさん　こんばんは。
Dr. Pの『Turkey Seminar』の時間がやってまいりました。

　ゆみ姫様が欠席通知をお出しになっておられますし、春の連休も始まっていますので、束の間の　「ふらり・フワリ・ぽわ〜ん」気まま旅に　出掛けようと　草鞋を出しておりました処、あの名物特待生から、得意の迫り技で　キメられてしまいました。

　＊＊＊とっちゃ　Wrote：
　　　　>>Dr. P: でも、なんか　急かされているような !?　−−気のせいかな？

　　　　>いえいえ、きっと気のせいです。
　　　　>そんな、明日聞きたいなんて・・・・

　　　　>なんなら、今日、これからでもいいし・・o(*^▽^*)oあはっ♪

　　　　>決して、決して、急かしていませんって。
　　　　>ええ、ええ、そうですとも（笑）
　＊＊＊

　付け届けも、絵草紙も　たっぷり戴いている手前、聞き流す訳にも参りません。旅立ちの前に、講義の続き　◆一度だけよ〜ん◆　を送ります。
　「とっちゃ、お願いだから、今夜は静かに　シンセサイザーでも弾いて　夜空のムコウ　に行っていて。私に　肩こりのプレゼントは　なしよ。　ゆみ姫様　お帰りの節は　ちゃあ〜んと　ノート見せて上げるのよ。」と、ここは妹役の女教師風。

　＊＊＊一色さん　Wrote：
　　　　> ぽえじーさんこんばんは一色です。
　　　　>
　　　　> いよいよ始まりましたね、科学の話とか、宇宙の話、私大好きです。
　　　　> 続きを楽しみにしています。
　　　　>
　　　　> 出来の悪い生徒ですが、一所懸命聴講しますので宜しく。
　　　　>
　　　　> ----------------------------
　　　　> cyclo@netjoy.ne.jp
　　　　> 一 色　博   (Hiroshi Isshiki)
　　　　> 埼玉県川越市    ZEPHYR 1100 RS
　　　　> ----------------------------
　＊＊＊
　　　　　ママの命の恩人　一色さんまで、乗り出して来られたからには
　　　　　いよいよ　張り切らざるを　得ませんなぁ

　　　　　またまた、この場を借りる　ダラクサ御免！

　　　　　♪　コングラチュレーションズ!!!!!! 　 ギ・ン・コ・ン・カぁ〜・ン　♪

　　　　　一死起算　墓場への　一里塚　踏破　ご苦労様にございます。
　
　　　　　ワダスのばやいは　昨年でした。
　　　　　優柔不断の　仮面劇を　ロングランで演じていますので、
　　　　　観客は　僅少でしたね、は、は、は、ヒク！………（☆）
　　　　　
　　　　　　　　　　………（☆）　とっちゃ　出番です、先頭番台への一里塚！
　　　　　　　　　　　　　　ここは、ひとつ　イミシ〜ン　な奴を　お・ね・が・い


　それでは、第三回目の授業　開講します。起立　礼　着服（コラ!?）

　　*****Turkey Seminar*****#003*****2000.5.3*****Dr. P*****

Ｍ２７星雲 (M27 Planetary Neblae)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　こぎつね座「あれい状星雲」　820光年

【1-03】　BOOK 1 ： 現代宇宙論の最前線
　Sheet 3

　素粒子物理学（詳しくは、後日　BOOK 2 ： 現代宇宙論の萌芽　の中で触れます）の発展がもたらした大きな成果の一つは、宇宙の【物質・反物質非対称の起源の解明】といわれています。

　《ガビ〜ン！　何のとっちゃ？　こっちゃ？　まぁ　あわてないで　落ち着いて　そのうちに　誰もが分かるように　ゆるゆる解説しますので。　ここはとりあえず　先を読む　前へ進む　話は長ぁ〜いから》

　ビッグバン宇宙論でいう宇宙初期の超高温状態では、すべての物質あるいは反物質は素粒子に分解され、多量の粒子・反粒子が生成消滅を繰り返していたとされます。この時期にもし物質と反物質が同量存在していたならば、その後の宇宙膨張による温度の低下ととともに、それらは互いに対消滅してしまい、現在の宇宙には物質はほとんど存在しなくなったはずと考えられます。ところが、実際にはわずかに、比率にして約１０億分の１程度、物質の量が反物質の量を上回っていたために、対消滅を逃れた物質が残り、それによって星や銀河、また我々のような生命体も生まれることができたのです。

　では、何故そのような小さな《これだから宇宙が好き！ 今ある全宇宙の「味の素」を小さい　なんて表現してしまう》物質・反物質非対称性が存在したのだろうか。

　この存在の可能性を解き明かしたのが、素粒子の統一理論の発展である【ゲージ理論】と【クォーク理論】と量子色力学（−−−いずれ、BOOK 2 ： 現代宇宙論の萌芽　の中でこれも説明したいと思っています）。

　宇宙開闢（かいびゃく）から１００億分の一秒後に起こったとされる“ビッグバン”の映像をお見せするのは、もう少し先になりますが、混沌（カオス）以外の何ものでもないところから、１００億分の一秒が経過した時に起こった重大な変化、ゲージ粒子である光子が二種類に分かれるところから、この世の“すべて”が始まったのです。

　素粒子論でいう「真空の相転移」によって「自発的対称性の破れ」が起こり、「原始の」光子が、我々の世界のいわゆる「光」と、弱い相互作用のなかだちのゲージ粒子、すなわちウィークボソン（Ｗ粒子やＺ粒子と呼ばれます）とに分かれたのです。

　《う〜ん　時間が足りないな。ここら辺りは、やはりまとめて　後回し》

　現在我々は自然界の基本的な力（相互作用）として、（詳細については、Click Here）

の４つがあることを知っていますが《初めての方も　うん　知っているよ　ということにして》、

　このうち、２と３、弱い相互作用と電磁力は、統一された同じ力の異なった側面を見ているにすぎないことがすでに分かっています。

　また、これに４．強い相互作用を加えた【大統一理論】と呼ばれる理論や、１．重力をも加えた【究極的統一理論】などが、盛んに研究されています。

　こうした統一理論の特徴は、我々が通常普遍的概念と信じている物質・反物質の区別が超高エネルギー状態では必ずしも成り立たないとする点にあります。

　1978年、吉村太彦は大統一理論をもとに、宇宙の温度が１０の２８乗（１の後に０が２８個！）度という超高温期に物質・反物質の区別ができ始め、そのときのさまざまな素粒子反応によって宇宙の物質・反物質非対称性が生まれ得たことを初めて示したのです。

　その後、さまざまな統一理論のモデルにおいて、さまざまな時期や状況での物質・反物質非対称性の起源が議論されており、そのうちのどれが真実かはいまだに未解決です。しかし、宇宙の物質・反物質非対称性が単なる偶然ではなく、理論的に説明し得ることがわかったという意義は、実は非常に大きなものなのです。

　《ちょっと　一服させて　☆》………特待生とっちゃ　☆に　例の　お願い！

(((((((((((()))))))))))
　
　このように《ん？　どのようにだぁ？》ビッグバン宇宙論はますますその正当性が強固なものになってきたのですが、実はいくつかの基本的問題が残されたままでした。大きくは三つです。

　その最大の問題点は、もちろん【宇宙の起源そのもの】。

　ビッグバン宇宙論によると、宇宙は約１２０億年前に　《宇宙論で論じられる時間のスケールはどれも、指数レベルの話であり、厳密な数値ではありません。ビッグバンがいつ始まったかについても、１００億〜２００億年のあいだというのが定説で、それより細かい数値になると推論の根拠によって諸説があります。Dr. Pは信ずべき筋により、当セミナーでは１２０億年としていますが、おおよそ以上のような感覚でとらえておいて下され》　密度無限大の状態が大爆発を起こして始まったことになります。

　しかし、密度無限大の状態はいかなる物理法則も成り立たない真の特異点であり、そのような状態から、この調和に満ちた宇宙が生まれたとはとても思い難い。これは「特異点の困難」とも呼ばれ、ビッグバン理論の第一の問題点です。

　ビッグバン理論は現在の宇宙をきわめてよく説明するが、ビッグバンそのものは説明していないのです。

　大変に難しいテーマなのです。【この宇宙はなぜ始まったのか？】という命題なのです。

　宇宙初期の特異点が具体的にどのような形で避け得るか、という究極理論の確立以前に、より概念的・論理的問題として捉えることが可能なところです。みなさん、このセミナーが佳境に入ったあたりで、是非　論じて　論じ合って下さい。

　(((((((())))))))
　　想像力！　創造力 !?　奇妙きてれつ　摩訶不思議　森羅万象　
　　色即是空　古今東西　老若男女　みんなまとめて　いらっしゃあ〜い
　))))(((())))((((　の世界です。

　どつぼにはまると　抜けたぁら　ドンドコショっ♪　もう、この世の悩み　大概のことは、『小せえぇ』『こんまぁい』ということで　悩みも　ストレスも　消えます。家族にも　見捨てられます。ん？　まっ、うつ病と　肩こりと　花粉症には“宇宙”が　効きます−−−などと　《少し、軌道修正》

(((((((())))))))((((((((()))))))))

　第二の問題点は、【宇宙の地平線問題】。専門的には「宇宙の大域的一様等方性」といいます。

　ビッグバン理論では、我々の宇宙は比較的小さいスケールで見ると、星や銀河などの大きな密度の非一様性を持っているが、大きなスケールで平均すると極めて一様（何処へ行っても同じ密度）であり、等方的（方向によらず同じに見える）であるとされています。

　そして、そうした一様等方性を仮定した宇宙モデルは非常に大きい成功を収めているといえます。しかしながら、何故宇宙がこれほど一様等方的であるかに対して、ビッグバン理論は何も答えてはいないことに気付くのです。

　特に深刻なのは因果律に関する問題。よく知られているように自然界で最も速い速度は光速度（毎秒３０万キロ）であり、それ以上速い速度での情報の伝達はあり得ません。一方、宇宙に始まりがあったということは、宇宙が始まって以来互いに情報伝達を行い得た領域、つまり因果的領域の大きさが有限であり、それは光速度でしか広がらないことを意味します。

　ところが、通常の宇宙定数のない膨張宇宙（フリードマン宇宙……追い着いてますかぁ？）では、宇宙膨張が常に減速されているため、膨張の速さは光が伝わる速さより遅い。そのため、できるだけ遠方の宇宙で起こる現象を観測しようとするとき、あたかも地平線上に新たなものが次々と現れてくるように、宇宙が膨張しているにもかかわらず、我々が観測し得る空間的領域の宇宙全体に対する比は大きくなっている。

　このことは宇宙の正反対方向の地平線上にに見えてくる二つの現象は、その時まで互いに因果的にまったく無関係であったことを意味しているのです。

　たとえば、宇宙の南天と北天のそれぞれの方向からくる３Ｋの背景輻射を考えると、物質の相互作用の伝播速度が光速度を超えること決してない、という物理的因果律のため、それぞれの光が発せられた領域は現在までに互いにまったく因果関係を持ち得なかった領域であり、それらの光は現在我々のいる地点で初めて出会った、つまり因果的に関係を持てたことを意味しています。

　それにもかかわらず、あたかもそれらの光が申し合わせたように同じ温度・強度を持っているのは何故か？　という疑問が生じてくるのです。

　しかも最近のコービー衛星の観測によると、３Ｋ背景輻射の天球上の異なる方向からの温度の揺らぎは、３Ｋの１０万分の１しかないという。

　これは、互いに全く無関係であった人を１０万人集めて、それぞれに４桁の好きな数字を選ばせたら、一人を除いてすべての人が全く同じ番号を選んだ、というのに等しいほど　とっても不思議なことなんです。これを宇宙の地平線問題といいます。

((((((())))))))(((((((()))))))))((((((((())))))))))

　ビッグバン理論の問題点の第三は、【宇宙の空間的平坦さの問題】といいます。昨日の講義で触れたように、一般相対論的な宇宙モデルには、空間の曲率が正・零・負の三つのものがありましたね。

　そしてそのそれぞれの宇宙モデルは充分に時間が経てば、その曲率の影響が大きくなり、それぞれ非常に異なった膨張（場合によっては収縮）の様子を示す。では、果たして宇宙の曲率はどれなのか？

　つまるところ、【宇宙は閉じているのか、開いているのか、どちらなのであろうか？】

　宇宙の曲率は、そこに存在する物質の密度の大きさで決まることが知られています。宇宙の平均密度が、ある臨界密度にちょうど一致するとき、宇宙は曲率が零の平坦な空間となり、それより大きい密度では閉じた空間、小さい密度では開いた空間になる。《昨日の話の復習です。》

　我々の現在の宇宙では、観測される通常の物質の密度は臨界密度の１００分の１程度であり、残りのほとんどは「暗黒物質」（銀河や銀河空間にある、光や電波では捉えられない物質のことです）で占められています。

　そこで、この「暗黒物質」がどのようなものか、またその量は臨界密度以上あるのか？　ないのか？　ということが問題となるのですが、現在の最先端の観測技術をもってしても、なおこの問いに対する答えは得られていません。

　宇宙の曲率が正とも負とも判断がつかないということは、言い換えれば、その曲率が非常に“零”に近い（空間が曲がっていない）ことを意味します。

　では、なぜそれほど零に近い曲率をもって宇宙は生まれたのだろう？　これを宇宙の平坦さの問題といいます。

()()()()()()()()()()()()()()()()()()()

　これらの永年議論されてきた宇宙論の大問題のうち、第二と第三の問題、すなわち、【宇宙の地平線問題】と【平坦さの問題】を一挙に解決したのが、次回の講義で述べる『インフレーション宇宙論』です。

　また、第一の問題【宇宙の起源そのもの】に関しても、最近インフレーション宇宙論をもとにした比較的単純な量子重力理論的考察から、非常に魅力的なアイデアが出されていますが、これについての詳しいお話は、もう少し後の方に譲ります。

　もう少し、消化不良気味の話が　続きます。先は　大変　長ぁ〜い。
《みんな　大丈夫かなぁ　お〜い！　ついてきてるかい？》


−−−That's All for Today ! So Long Everyone !

　　　（では、本日は、ここまで。）

By Dr. P
　　　E-mail : poesie@s5.dion.ne.jp
 　　　　 　URL : http://poesie.hp.infoseek.co.jp/
　　　
　　　　　　　　　　　この画面の一番上へ