第29章ビッグバンThe Big Bang

In summary, we see that a specific set of rules and conditions in the universe has allowed complexity and life on Earth to develop. As yet, we have no theory to explain why this “right” set of conditions occurred. For this reason, many scientists are beginning to accept an idea we call the anthropic principle—namely, that the physical laws we observe must be what they are precisely because these are the only laws that allow for the existence of humans.

このように、宇宙のある特定の法則と条件の組み合わせが、複雑さと地球の生命の発達を可能にしている。なぜ、この「ちょうどよい」条件が実現したかを説明する理論は、まだない。そのため、多くの科学者が、人間原理と呼ばれる考えを受け入れ始めている。すなわち、観測される物理法則が今のような形でなければならないのは、まさに、その法則だけが人間の存在を可能にするからだ、という考えである。

Some scientists speculate that our universe is but one of countless universes, each with a different set of physical laws—an idea that is sometimes referred to as the multiverse. Some of those universes might be stillborn, collapsing before any structure forms. Others may expand so quickly that they remain essentially featureless with no stars and galaxies. In other words, there may be a much larger multiverse that contains our own universe and many others. This multiverse (existing perhaps in more dimensions than we can become aware of) is infinite and eternal; it generates many, many inflating regions, each of which evolves into a separate universe, which may be completely unlike any of the other separate universes. Our universe is then the way it is because it is the only way it could be and have humans like ourselves in it to discover its properties and ask such questions.

私たちの宇宙は、それぞれ異なる物理法則を持つ無数の宇宙の一つにすぎない、と推測する科学者もいる。これは多元宇宙と呼ばれることがある。一部の宇宙は、何の構造もできる前に潰れ、生まれても育たないかもしれない。ほかの宇宙は、あまりに速く膨張して、星も銀河もない、ほとんど特徴のないままかもしれない。言い換えると、私たちの宇宙と多くのほかの宇宙を含む、もっと大きな多元宇宙があるのかもしれない。それは、私たちが認識できるより多くの次元に存在する可能性があり、無限で永遠に続く。膨張する領域を無数に生み、それぞれが別の宇宙へ進化する。その宇宙は、ほかのどれともまったく違うものかもしれない。そうであれば、この宇宙が今のような姿なのは、その性質を見つけ、こうした問いを立てる私たちのような人間を含められる、唯一の姿だからである。

It is difficult to know how to test these ideas since we can never make contact with any other universe. For most scientists, our discussion in this section borders on the philosophical and metaphysical. Perhaps in the future our understanding of physics will develop to the point that we can know why the gravitational constant is as strong as it is, why the universe is expanding at exactly the rate it is, and why all of the other “lucky accidents” happened—why they were inevitable and could be no other way. Then this anthropic idea would no longer be necessary. No one knows, however, whether we will ever have an explanation for why this universe works the way it does.

ほかの宇宙とは決して接触できないので、こうした考えをどう検証すればよいかは難しい。大部分の科学者にとって、この節の議論は哲学や形而上学との境界にある。将来、物理の理解が進み、なぜ重力定数が今の強さなのか、なぜ宇宙がまさに今の速さで膨張するのか、そしてなぜほかのすべての「幸運な偶然」が起きたのかを、理解できるようになるかもしれない。それらが必然で、ほかのあり方はできなかった理由がわかるかもしれない。そのとき、人間原理はもはや必要なくなるだろう。しかし、この宇宙がなぜ今のように働くか、その説明をいつか得られるのかは、誰にもわからない。

We have come a long way in our voyage through the universe. We have learned a remarkable amount about how and when the cosmos came to be, but the question of why the universe is the way it is remains as elusive as ever.

宇宙を巡る旅で、私たちはずいぶん遠くまで来た。宇宙がどう、いつ生まれたかについて、驚くほど多くを学んだ。しかし、なぜ宇宙はこのような姿なのかという問いは、相変わらず捉えがたいままである。

Recently, many cosmologists have noted that the existence of humans depends on the fact that many properties of the universe—the size of density fluctuations in the early universe, the strength of gravity, the structure of atoms—were just right. The idea that physical laws must be the way they are because otherwise we could not be here to measure them is called the anthropic principle. Some scientists speculate that there may be a multiverse of universes, in which ours is just one.

近年、多くの宇宙論研究者が、人間の存在は、初期宇宙の密度ゆらぎの大きさ、重力の強さ、原子の構造など、多くの性質がちょうどよかったことに依存すると指摘している。物理法則が今のようでなければ、それを測る私たちもここにいないので、法則は今の形でなければならないという考えを、人間原理と呼ぶ。私たちの宇宙は一つにすぎず、多くの宇宙からなる多元宇宙があるかもしれない、と推測する科学者もいる。

Note that the entire January 2021 issue of Astronomy magazine was devoted to cosmology.

『Astronomy』2021年1月号は、全号を宇宙論の特集に充てている。

Adler, D. “A Cold, Lonely Death.” Astronomy (January 2021): 64. A brief introduction to the far future of the universe.

Adler, D.「冷たく孤独な死」『Astronomy』2021年1月号、64頁。宇宙の遠い未来を簡潔に紹介する。

Croswell, K. “The Lithium Problem.” Sky & Telescope (May 2022): 20. Predictions of the abundance of lithium from the Big Bang theory don’t seem to agree with what’s seen in the oldest stars.

Croswell, K.「リチウム問題」『Sky & Telescope』2022年5月号、20頁。ビッグバン理論が予測するリチウムの存在量は、最も古い恒星での観測と一致しないようである。

Fernandez, E. “Dark Energy: A Brief History.” Sky & Telescope (February 2024: 26. How the idea originated and has evolved.

Fernandez, E.「暗黒エネルギー小史」『Sky & Telescope』2024年2月号、26頁。この考えがどのように生まれ、発展してきたかを述べる。

Flam, F. “What Came Before the Big Bang.” Sky & Telescope (February 2019): 16. New ideas about multiverses and other solutions to the question of origins.

Flam, F.「ビッグバンの前には何があったか」『Sky & Telescope』2019年2月号、16頁。多元宇宙など、起源の問いに答えようとする新しい考え。

Garrison, D. “The First Ten Seconds.” Sky & Telescope (September 2021): 22. Understanding the physics of the earliest times of the universe.

Garrison, D.「最初の10秒間」『Sky & Telescope』2021年9月号、22頁。宇宙の最初期の物理を理解する。

Hall, S. “Lighting a Cosmic Fuse.” Sky & Telescope (June 2019): 14. On using Type Ia supernovae as distance indicators, and the challenge of whether they are standard candles (bulbs).

Hall, S.「宇宙の導火線に火を付ける」『Sky & Telescope』2019年6月号、14頁。Ia型超新星を距離指標として使うことと、それが標準光源（標準電球）になるかという課題を扱う。

Johnson-Groh, M. “Dark Stars come into the Light.” Astronomy (October 2018): 18. The possibility that the early universe had dark stars, made in part of dark matter.

Johnson-Groh, M.「暗黒星に光が当たる」『Astronomy』2018年10月号、18頁。初期宇宙には、一部が暗黒物質からなる暗黒星があった可能性を論じる。

Kruesi, L. “Decoding the Cosmic Microwave Background.” Astronomy (August 2018): 44. On what it is and what it can tell us.

Kruesi, L.「宇宙マイクロ波背景放射を読み解く」『Astronomy』2018年8月号、44頁。CMBとは何か、そこから何がわかるかを扱う。

Kruesi, L. “How Planck Has Redefined the Universe.” Astronomy (October 2013): 28. Good review of what this space mission has told us about the CMB and the universe.

Kruesi, L.「プランクが宇宙像を書き換えた」『Astronomy』2013年10月号、28頁。プランク計画がCMBと宇宙について明らかにしたことの、よい概説。

Loeb, A. “Exploring the Shape of Space-time.” Astronomy (January 2021): 56. Brief introduction to curved space-time and what observations show.

Loeb, A.「時空の形を探る」『Astronomy』2021年1月号、56頁。曲がった時空と観測が示すことを簡潔に紹介する。

Nadis, S. “Sizing Up Inflation.” Sky & Telescope (November 2005): 32. Nice review of the origin and modern variants on the inflationary idea.

Nadis, S.「インフレーションを測る」『Sky & Telescope』2005年11月号、32頁。インフレーションの考えの起源と、現代のさまざまな形を概観する。

Naeye, R. “Tension at the Heart of Cosmology.” Astronomy (June 2019): 20. Disagreements in the measurement of the Hubble constant.

Naeye, R.「宇宙論の中心にある緊張」『Astronomy』2019年6月号、20頁。ハッブル定数の測定値の食い違いを扱う。

Naze, Y. “The Priest, the Universe, and the Big Bang.” Astronomy (November 2007): 40. On the life and work of Georges Lemaître.

Naze, Y.「司祭、宇宙、ビッグバン」『Astronomy』2007年11月号、40頁。ジョルジュ・ルメートルの生涯と仕事。

Odenwald, S. “The Origins of Time.” Astronomy (May 2022): 16. Modern ideas from quantum physics and string theory.

Odenwald, S.「時間の起源」『Astronomy』2022年5月号、16頁。量子物理学と弦理論からの現代的な考え。

Odenwald, S. “Imagining our Infant Universe.” Astronomy (April 2022): 16. On the GUT and Planck eras of the early universe.

Odenwald, S.「幼い宇宙を思い描く」『Astronomy』2022年4月号、16頁。初期宇宙のGUT時代とプランク時代を扱う。

Reddy, F. “How the Universe Will End.” Astronomy (September 2014): 38. Brief discussion of local and general future scenarios.

Reddy, F.「宇宙はどう終わるか」『Astronomy』2014年9月号、38頁。局所的な将来像と宇宙全体の将来像を簡潔に論じる。

Rimmer, A. “The Hubble Constant: Tension and Release.” Sky & Telescope (March 2022): 14. On the disagreement between different methods of measuring the constant.

Rimmer, A.「ハッブル定数――緊張と解消」『Sky & Telescope』2022年3月号、14頁。定数を測る異なる方法の間の不一致を扱う。

Schilling, G. “Constant Controversy.” Sky & Telescope (June 2019): 22. On different methods of measuring the Hubble constant and the challenge they present.

Schilling, G.「定数をめぐる論争」『Sky & Telescope』2019年6月号、22頁。ハッブル定数の各種の測定法と、それらが突き付ける課題について。

Woo, M. “The Dark Energy Enigma.” Sky & Telescope (May 2018): 14. About its discovery and what it might be.

Woo, M.「暗黒エネルギーの謎」『Sky & Telescope』2018年5月号、14頁。発見の経緯と、その正体の可能性を扱う。