物理学者の故スティーブン・ホーキング博士は最初に私に、「 ビッグ・バン博士課程のプロジェクトとして始まったものは、約 1998 年かけて集中的なコラボレーションへと発展し、最終的には終了しました。 彼が亡くなっただけで 3月の14、2018。
この期間を通じて私たちの研究の中心にあった謎は、ビッグバンがどのようにして創造したのかということでした。 生命にとって完璧な環境。 私たちの答えは、 新しい本で出版されました, 時間の起源について: スティーブン・ホーキング博士の最終理論.
宇宙、つまり宇宙の究極の起源に関する疑問は、物理学をその安全領域から外します。 しかし、これはまさにホーキング博士が好んで冒険した場所でした。 宇宙の設計の謎を解くという見通し、または希望が、ホーキング博士の宇宙論研究の多くを推進しました。 「果敢にどこへでも行くには Star Trek 踏み込むのが怖い」というのが彼のモットーであり、スクリーンセーバーでもありました。
私たちが科学的探求を共有することで、私たちは必然的に親密になりました。 彼のそばにいると、私たちは謎めいた問題に取り組むことができるという彼の決意と楽観主義に影響されずにはいられません。 彼は、あたかも私たちが自分自身の創造の物語を書いているかのように感じさせてくれました。ある意味、私たちはそうしました。
昔、宇宙の見かけのデザインは、設計者、つまり神が存在するに違いないと考えられていました。 今日、科学者たちは代わりに物理法則を指摘しています。 これらの法則には、生命を生み出す数多くの顕著な特性があります。 宇宙の物質とエネルギーの量、力の微妙な比率、または空間次元の数を考えてみましょう。
物理学者 発見した これらの特性をわずかに調整すると、宇宙は生命を失ってしまうということです。 まるで宇宙が修正されたかのように、さらには大きなものであるかのように感じられます。
しかし、物理法則はどこから来たのでしょうか? アルバート・アインシュタインから初期の著作のホーキング博士に至るまで、20 世紀の物理学者のほとんどは、物理法則の基礎となる数学的関係を永遠の真理とみなしていました。 この見解では、宇宙の見かけの設計は数学的必然性の問題です。 宇宙がこのようになっているのは、自然が選択の余地がなかったからです。
21 世紀に入るころ、別の説明が現れました。 多分 私たちは多元宇宙に住んでいます、それぞれが独自のビッグバンと物理学を持つ宇宙のパッチワークを生成する巨大な空間。 統計的には、これらの宇宙のいくつかが生命に適していることは理にかなっています。
しかし、すぐにそのような多宇宙の思索は、 逆説の螺旋 そして検証可能な予測もありません。
宇宙論を裏返す
もっとうまくできるでしょうか? そう、ホーキング博士と私は、多元宇宙論に内在する考え方を手放すことによってのみ、私たちの物理学理論はあたかも全宇宙の外側に立っているかのように神の目から見ることができるということを知りました。
これは明らかであり、一見トートロジー的な論点です。宇宙理論は、私たちが宇宙の中に存在するという事実を説明しなければなりません。 「私たちは宇宙を外側から見る天使ではありません」とホーキング博士は私に言いました。 「私たちの理論は決して私たちから切り離されることはありません。」
私たちは観測者の視点から宇宙論を再考することに着手しました。 これには、次のような奇妙なルールを採用する必要がありました。 量子力学、粒子と原子のミクロの世界を支配します。
量子力学によれば、粒子は同時に複数の可能な場所に存在することができ、これを重ね合わせと呼ぶ性質があります。 粒子が(ランダムに)明確な位置を選択するのは、粒子が観察された場合のみです。 量子力学には、粒子が空の空間から飛び出して再び消えるなど、ランダムなジャンプや変動も含まれます。
したがって、量子宇宙では、継続的な観察プロセスによって、可能性の霞の中から具体的な過去と未来が現れます。 このような量子観測は人間が行う必要はありません。 環境、あるいは単一の粒子さえも「観察」できます。
このような無数の量子観測行為は、起こり得るものを実際に起こるものに絶えず変換し、それによって宇宙をよりしっかりと存在に引き寄せます。 そして、一度何かが観察されると、他の可能性はすべて無関係になります。
私たちは、量子レンズを通して宇宙の初期段階を振り返ると、形を作りつつある宇宙と同期して、物理法則さえも変化し進化する、より深いレベルの進化があることを発見しました。 さらに、このメタ進化にはダーウィンの風味があります。
ランダムな量子ジャンプにより、最も可能性の高いものから頻繁に逸脱するため、変動が生じます。 量子観測のおかげで、これらのエクスカーションの一部が増幅され、凍結される可能性があるため、選択が行われます。 原始宇宙におけるこれら XNUMX つの競合する力、変動と選択の間の相互作用は、物理法則の分岐ツリーを生み出しました。
その結果、宇宙論の基礎が大幅に修正されることになります。 宇宙学者は通常、宇宙の瞬間に存在していた法則と初期条件を仮定することから始めます。 ビッグ・バン、そしてそれらから今日の宇宙がどのように進化したかを考えてみましょう。 しかし、私たちは、これらの法則自体が進化の結果であると示唆します。
寸法、力、粒子種は、高温のビッグバンの炉内で変化し、多様化し、生物種が数十億年後に出現するのと似ていますが、時間の経過とともに効果的な形を獲得します。
さらに、ランダム性が含まれるということは、この進化の結果、つまり私たちの宇宙を現在のようなものにする一連の特定の物理法則が生じることを意味します。振り返ってみないと理解できない.
ある意味で、初期の宇宙は膨大な数の可能世界を重ね合わせたものでした。 しかし、私たちは今日、人間、銀河、惑星が存在する時代の宇宙を見ています。 それは私たちが進化をもたらした歴史を見ることを意味します。
私たちは「幸運な値」を持つパラメータを観察します。 しかし、それらが何らかの形で設計された、または常にそのように設計されていると考えるのは間違いです。
時間の問題
私たちの仮説の核心は、時間を遡って推論すると、より単純化とより少ない構造への進化がずっと続いているということです。 最終的には時間さえも、そしてそれとともに物理法則も消えていきます。
この見解は、特に私たちの理論のホログラフィック形式から裏付けられています。 ”ホログラフィック原理物理学では、ホログラムが実際には XNUMX 次元でのみエンコードされているのに XNUMX 次元があるように見えるのと同じように、宇宙全体の進化も同様に抽象的で時間を超越した表面にエンコードされると予測しています。
ホーキング博士と私は時間と因果関係について考える 「新たな資質」として、 それは以前には存在しませんでしたが、無数の量子粒子間の相互作用から生じました。 これは、単一の原子には温度がないにもかかわらず、多くの原子が集合的に移動することで温度が生じるのと似ています。
ズームアウトしてホログラムをよりぼやけて見てみると、時間を遡ることができます。 しかし、最終的には、ホログラムにエンコードされたすべての情報が失われます。 これが時間の起源、ビッグバンとなるでしょう。
ほぼ一世紀にわたり、私たちは不変の自然法則という安定した背景に基づいて宇宙の起源を研究してきました。 しかし、私たちの理論は、宇宙の歴史を内部から、そしてその初期の段階で物理法則の系譜を含むものとして読み取っています。 最終的な決定を下すのは法そのものではなく、法を変容させる能力です。
将来の宇宙論的観測では、この証拠が見つかるかもしれません。 たとえば、以下の精密な観察 重力波—時空構造の波紋—は、宇宙の初期の枝のいくつかの痕跡を明らかにするかもしれません。 もし発見されれば、ホーキング博士の宇宙論的なフィナーレは彼の最大の科学的遺産となるかもしれない。
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画像のクレジット: フェリックス・ミッターマイヤー / Pixabay
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