2000.5.6『Turkey Seminar』1-04
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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。
連休の谷間です。300通を超えるメールが届いていますね。少しずつ、囓っています。さすがに この日々ＰＣから離れている“健康児”が多いようですね。そう、ＰＣの健康管理にも、休暇が一番。Refresh
Memories ! 人もＰＣも。
［from50］も、来週から、また、賑やかになることでしょうね。じっくり楽しませていただくことにします。
◆◇【省エネ 掲示板スタイル ここからダラクサ御免！】◇◆
・ところで、ゆみ姫様は、無事帰還されたのかな？ 縄文パワーの妖しの技の冴え 楽しみにしていますよ。
・とっちゃは、お仕事ですか？ 先日は、いつもながらの素早い絵草紙のリプライ Thanks
a lot !!! 胃薬もありがとう。みなさんにも処方して上げて下さい。
・Ｑ３さん、いよいよハマってきている様子。ムヒョ ムヒョ 神への挑戦 その勇気に拍手です。
・猫田さんは、ゴルフ三昧ですか？ 岸壁から腰の壁にオヒョイ！ ですな。
・一色さん、まさに武者小路実篤の静物画がお似合いの生活ぶり お幸せですね。
・ママ、ピアノも やはり‘腰’で弾くんだね。それは、そうとちいママにも少し仕事を作ってあげとくれ。そろそろ辛口が呑みたい気分です。
・ＭＵＳＥさん、『Man of
ラ・マンチャ』ですか 心 震えました？ サンチョ・パンサに似てる人 このＭＬにいるみたいですね
!?
*******(((((((((((((New Comerの皆さんへ))))))))))*********
・♪♪ぽんぽこぽ〜ん ぽんぽっぽ ぽんぽこぽ〜ん♪♪
ハァ〜イ！ ponpoko老さん、ここからで失礼します。初めまして。Welcome
to［from50］ML !!
狸ですか？ 以前より、犬 猫 の活躍は 目立っておりましたが、「老」の闖入で いよいよ このＭＬも 狐狸妖怪 魑魅魍魎が 跋扈する 本格的な「妖しの場」となってきた感があります。私がお仕えする ゆみ姫様の妖術と 化かしバカされ 丁々発止の寸劇を ぜひとも 実現して下さいな。とても お・た・も・し・み です。
因みに、私奴の役回りは 「陰陽師」です。時に、式神を飛ばします。爾今 四品に。
・$(~*~)$
若菜さん、ナイス トゥ ミーチュウ！ 団塊の世代は 破廉恥係数が最大の集団ともいわれています。誰もあなたを 放っておいては くれません。覚悟を決めて お楽しみ下さい。……なお、私のことは 放っておいても 構いません。
*******((((((((((((Poesie@Kichijoji))))))))))*********
《イントロ 了》
☆★☆ それでは、第四回目の授業 開講します。起立っ 礼ぃ 着服（コラ!?）
*****Turkey
Seminar*****#004*****2000.5.6*****Dr. P*****
M99銀河 
M77銀河 
M51銀河
かみのけ座 4100万光年 くじら座 4700万光年 りょうけん座「子持ち星雲」2100万光年
【1-04】 BOOK 1 ： 現代宇宙論の最前線
Sheet 4
ゴーギャンの有名な晩年の作品に、「われわれはどこから来たのか、われわれは何ものか、われわれはどこへ行くのか」というタイトルの大作があります。ちょっと古い問いのように見えますが、我々の様々な問いは、詰まるところ、結局ここへ行きつくのではないでしょうか？
もちろん今日では、この問いがそのままの形で問われることは少なくなりました。きっと、あまりにも幼稚で気恥ずかしい感じがするからでしょう。なぜ、気恥ずかしいのか？それはおそらくこの問い自体が、宗教とか神秘主義とか、古代インドの思想とか古代エジプト人の考え方とか、古い過ぎ去った世界観の枠組みを感じさせるからなのだと思います。近代思想は、そういう古いしがらみを否定することによって、人間を迷蒙（宿命に対する諦めや様々の迷信）から解放し、ヒューマニズムを打ち立てたと理解させられているからです。
しかし現在人類が直面している問題（核の脅威はいうまでもなく、環境汚染、人口爆発、心の荒廃などなど…）が、すべて人間が生み出したものであることを考えれば、近代思想の「知」がはたして「智慧」の名に値したかどうか疑わしくなります。
「叡知」にはもとより及びもつきません。事実ゴーギャンは、まさにオーソドックス・キリスト教のみならず近代そのものを疑うことによって、新天地を求めたのであるし、この問いは、いまでも科学的なよそおいのもとに絶えず問い直されているといってよいでしょう。
ビッグバンや宇宙の始まりに対する様々の問いかけ、生命の起源に関する疑問や進化論的な説明−−これらは「われわれはどこから来たのか」という問いとそれに対する答えの変形でなくてなんであろう。日本人の由来とか、日本語の起源論にしても同様です。これらの問いに対する議論は、たとえ難解であろうと、人々の心を惹きつけ、単なる知識欲という以上に人々を熱狂させ、それぞれのジャンルの門外漢の間でさえ《私がまさにそうです》、侃々諤々（カンカンガクガク）の議論を巻き起こす不思議さをもっているものです。
我々は無知蒙昧から逃れ去ったと思いこんでいないだろうか？ 実はそうではないのさ というのが この『Turkey
Seminar』の根元的なテーゼです。
新たに、興味を持たれた方も増えている様ですので、少し、解説を加えてみました。
さ、それでは、前回の続きに戻りましょう。みんな 用意はいいかい？
Here we go !!
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素粒子の統一理論の発展に伴い、それを宇宙論に適用するとどんな宇宙像が得られるか、という視点で多くの研究がなされるようになった、「宇宙の物質・反物質非対称性の起源」の解明がその一つの例である−−という話を前回しました。
さらに、ビッグバン宇宙論の３つの問題点の解決に寄与したのが『インフレーション宇宙論』であると予告しましたね。この『インフレーション宇宙論』というのは、1981年、グースと佐藤勝彦《プロフィール略します》によってほぼ同時に提唱されたものです。
これは素粒子論でいう「真空の相転移」によって起こる【自発的対称性の破れ】という概念がもたらしたものですから、ここから説明します。
【自発的対称性の破れ】とは、もともと高い対称性をもった物質の状態がなんらかの状況の変化によって不安定となり、より対称性の低い状態に移行することを意味します。このように表現すると何か難しく聞こえるでしょうが、実は【自発的対称性の破れ】の例は我々が日常よく経験しているものです。
例えば、山手線を走るある電車に着目し、その電車に乗っている人たちの顔が向いている平均的方向をひとつの物理量として考えてみるとしましょう。問題を複雑にしないために水平方向のみを問題とし、上下方向は考えない。
ラッシュアワーなど電車が非常に混雑しているときは、人はそれぞれ勝手な方向を向いているという意味で、どの方向も対等です。このときは上下方向を軸とする水平方向の回転に対する対称性がある、ということになります。
だんだん電車が空いてくると、ほとんどの人は座席に着く。そうすると乗っている人の顔は（あまりキョロキョロしないとして）、電車の進行方向に対して右か左を向く人がほとんどになりますね。すなわち、電車の進行方向に対して垂直な方向が特別な方向となり、上下方向を軸とする回転対称性が破れる、と表現します。
そしてこの現象は、電車が空いてくるという状況の変化に伴って“自発的に”、誰の指図も受けずに起こります。
この例が、宇宙の様々な状況で起こる【自発的対称性の破れ】の現象と共通するいくつかの重要な性質を明らかにしてくれます。それを理解するには、“人”を様々な「素粒子」、“電車の内部”を「宇宙空間」と置き換えて考えてみるとよいでしょう。
まず第一に、対称性の高い状態は、非常に混雑した状況、つまり密度あるいはエネルギーが高い状況で実現する、という点です。これは、宇宙初期の高温高密度の時期に戻るほど、宇宙はより対称性の高い理論（統一理論）により記述される状態にあったことに対応しているといえます。
第二に、混雑した状況ではほとんどの人が立たざるを得ない、すなわち空いているときに座席に腰かけている人よりもポテンシャルエネルギー（この例の場合は、重力エネルギー。通常、高温の初期宇宙がもつ大きな“真空のエネルギー”のことをいいます）がある一定の値だけ高い状態にある、という点です。
第三には、電車が空いてきて人が座り始めるとき、右側の座席に着くか左側の座席に着くかは、まったく同等でどちらでもよい。すなわち、左右対称であるが、いったん座ってしまうともはや右か左かを向くしかなく、座ってしまってから反対側に座り直すには大きなエネルギーが必要となることです。もっとも、電車が空いてきても一定の場所に座らずあちこち動き回る元気の良い子どももいるでしょうが、こうした子どもたちは、自発的に対称性が破れる力とほとんど相互作用しない粒子のようなものといえます。
さて、電車の場合には空いてくるとほとんどの人がそれこそ“自発的”に座ってしまうでしょうが、宇宙の場合には宇宙が膨張しているため必ずしもそうはなりません。膨張している宇宙は、ちょうど電車のサイズがどんどん大きくなって、内部が広くなっていくようなものです。
そうすると、立っている人が座ろうとしても座席がどんどん遠ざかっていって、座る場所があるにもかかわらずなかなか座れず立ち続けることになる。つまり、“座る”というエネルギー的に低い安定状態があるにもかかわらず、ほとんどの人が“立つ”というポテンシャルエネルギーの高い状態に居続けるわけです。
宇宙の中で、ポテンシャルエネルギーがある一定の大きさにとどまった状態が実現すると、何が起こるだろうか？ 実は、一定のポテンシャルエネルギー（＝真空のエネルギー）というのは、アインシュタインが彼の人生で最大の失敗と呼んだ宇宙定数（宇宙項）とまったく同じ働きをします。
そのため、宇宙膨張によって通常の物質のエネルギーが下がり、この真空のエネルギーが宇宙のエネルギー密度の大部分を占めるようになると、宇宙は一定の加速度で指数関数的に膨張をし始めます。しかも、この膨張は方向によらず等方的に起きるのです。これを【インフレーション宇宙】といいます。
指数関数的に膨張する【インフレーション宇宙】では、通常のフリードマン宇宙とは逆に、膨張が加速度的に速くなるため、光速度が膨張に追いつかず、観測し得る領域の広さは時間とともに次第に小さくなります。つまり、それまで見えていた現象が宇宙の地平線の彼方へと消えていくのです。
そこで今、最初に因果関係を充分もち得た小さな領域（ミニ領域）を考えてみましょう。すると、その小さな領域の中では物質が充分に相互作用し合って密度が一様になります。
さて、その後時間が経つとこの小さな領域は指数関数的に膨張して宇宙の地平線を超えた領域まで広がることになります。つまり、時間がある程度経った後からは、決して因果的に影響し合えない大きな領域が、最初に因果関係をもてたおかげで、一様等方になり得るのです。そして充分時間が経った後、宇宙の状態がポテンシャルエネルギーの低い本当の安定状態に落ち着きインフレーションが終わると、宇宙は再び通常のフリードマン宇宙に戻り現在の宇宙へと進化していく。
すると、いったん宇宙の地平線の彼方へと消えていった領域が再び地平線の中へ戻ってきます。このとき、もし我々が過去にインフレーションが起こったことを知らなければ、因果関係を全くもてなかったはずの領域どうしが、あたかも申し合わせたように同じように見えることを不思議がることでしょう。いわば、これが宇宙の地平線問題だったのです。
こうして【インフレーション宇宙】論は、ビッグバン宇宙論の最大の問題点だった地平線問題を解決したのです。
【インフレーション宇宙】論はまた、宇宙の平坦さ問題に対する答えも与えています。なぜなら、たとえ、宇宙がもともと零でない空間曲率をもっていても、インフレーションによって非常に大きく膨張した宇宙では、我々が現在観測している宇宙の大きさは、もとの宇宙全体から見ればそのほんの小さい領域にしかすぎないのです。その小さな領域では空間の曲率はまったく無視できるからです。
先にお話しした風船宇宙の例で言えば、風船の大きさを、たとえば地球サイズまで膨らませれば、その上の「蟻（アリ）」が風船の曲率に気付くことは全くあり得ないのと同じということです。
【インフレーション宇宙】のもうひとつの重要な点は、それが現在の銀河ができるために必要な小さな密度のゆらぎの種を生成することができるということです。このことを理解するためには「場」の量子論の知識がある程度必要になりますので、また別の機会に説明しましょう。
このようにして、【インフレーション宇宙】論はビッグバン宇宙論のもっていたいくつかの基本的問題を一挙に解決したのです。さらに、それだけにとどまらず、宇宙論の究極目標である『宇宙がなぜ、どのように始まったか？』という問題に対して、有史以来初めて、“物理学として”答えられる可能性を秘めているといえるのです。
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次回からは、いよいよ、宇宙創成の瞬間を解き明かします。
いわく、ヴィレンキンの無からの宇宙創成理論。
いわく、ホーキングの“無境界”宇宙。
いわく、２０００年代の銀河天文学のワンシーン
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BOOK 1 ： 現代宇宙論の最前線（「消化不良」篇） はあと２回ほどで 終える予定でいます。お付き合い ご苦労様です。
この難行苦行を “胃薬”と共に 乗り切ることができた人に Dr. Pが贈る「達成感」篇が BOOK
2 ： 現代宇宙論の萌芽 −アインシュタインを味わおう−です。
Book 1の後を、お楽しみに。
ＵＦＯや宇宙人問題（？）、時間のパラドックス、とっちゃの「光」、ゆみ姫様の「多次元宇宙」−−−ヒントは、もうすぐ BOOK
2にて、乞うご期待！
「物理学」が登場する以前の BOOK 3 ：宇宙論の変遷 に入りますと、ギリシャ神話あり、ローマ帝国秘話や、アラビアンナイトと続きますから、文化史的な楽しみも充分満足いただける向きもあろうかと思われますが、現代の最新宇宙論（＝科学）がやっと辿り着いたといえる「知識」に、ほぼ近い処まで、「直感」で「洞察」していた人類のご先祖様たちがいたということに その“もの凄さ”に あらためて驚かれることになると思います。また一味違う『人間バンザイ！』への絶妙の隠し味−−最後の科白は これに決めています。
《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
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URL : http://poesie.hp.infoseek.co.jp/
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