一般相対性理論を基にビッグバンを考察する
「さこうどうした？」って心配しないでください。
本当はこういう話が大好きなんです。
#なんのはなしですか
湯船さんのこちらの記事
を拝見して思い出した。
そう・・・あれは・・・何かのアプリでアメリカの学生と交信する機会があって、ビッグバンについて意見を交換した。
子供たちがまだ小さいころだから20年近く前かもしれない。
わたしは当時「お豆腐内通過理論」で断面や壁を越える手法について論じていたのだが、それは極端にミクロの世界に入り込む理論で、突き詰めれば電子と原子、中性子、ニュートリノなどという世界に身を置くことになる。
「ミクロの中にも宇宙がある」
アメリカの映画「MIB メンインブラック」の一説だがあのジョークにまみれた映画には宇宙の真理がちりばめられていて、実に科学的で楽しかった。今でも時々、家族団らんを求めてNetflixで再生したりしている。
亡くなった亡命中の宇宙人が飼っていた猫の首輪に小さな鈴のようなものがぶら下がっていて、その中に沢山の銀河が渦巻く宇宙が収まっていた。
その様はまさに、わたしたちの住む宇宙がたくさんの次元で構成されていることを明示していた。
わたしたちは３次元世界で生きている。
だから、３次元の中でしかイメージを作ることができない。
では３次元とは何か？
３Ｄのコンピュータグラフィックスを職業にしていた私は、モニターという２次元世界（本当は液晶も光源も３次元だが）の中で、次のような工程で３次元を描いていた。
「点」の位置を決め
点を移動することで「線」を描き
その線を移動することで「面」を描き
面を移動することで「立体」を描く
ＸＹＺ軸で表示された空間には架空の立体が形成され、表面をテクスチャーで覆い、光を配置して影を作り、沢山の立体たちを組み合わせてモデルを造形していく。それが３次元のモデル化だ。
では、その先の次元４次元はどうだろうか？
３次元の立体をＴ軸に沿って動かすことで描かれる
Ｔ軸とはすなわち時間である。
立体が時間経過で変化していく様は想像できると思う。
その変化の過程を残すことが４次元を描くことになる。
そしておそらく、Ｍ軸で複数の時間経過を連ねれば５次元が描かれる
その先はもう想像もできない。
なんとなれば私たちは３次元世界でしか生きていないのだから。
さて、ビッグバンに話をもどそう。
わたしたちが住んでいるこの３次元世界のはじまり、それがビッグバンだ。
広がりゆく宇宙の速度を隣の星や隣の銀河、見渡すことのできる限りの星々が常に遠ざかっていて、それを観測し逆算すれば、はじまりの位置と時間が割り出せる。
現在考えられているのは138.2億年まえに超高温・超高密度のエネルギーの塊が生まれ爆発的に広がったというものだ。
ではそれ以前は？
それ以前のことについては諸説あるがなかなか決め手となる理論は無い。
と言うのもそこには「時間というものは常に過去から未来へ向かって動いている」という３次元の常識があるからだ。
SF小説や映画で体験できるタイムスリップやパラレルワールドでさえ、移動した先の時間はいつも過去から未来へと向かって流れている。
たまに実験的なドラマで逆再生して見せるものもあったが、あれはただ気持ち悪いだけのものだった。わたしたち３次元の人間には時間軸をイメージすることはなかなか困難だ。
だがしかし、３D作画で示した通り、XYZ軸を発展させてT軸を考えるとき、その軸にはプラス方向とマイナス方向があることは想像できるだろう。
ビッグバンのはじまる前をイメージする
ビッグバンのはじまる前の時をイメージするにはT軸のマイナス方向への広がりをイメージすれば良い。
わかりやすく例えるならば、やわらかめの風船をイメージしてほしい。
風船の真ん中付近をきつく握って２つに分けた風船の片方を強く握れば反対側がふくらむ。膨らんだ側を強く握ればまた反対側が膨らむ。
それはまさに一般相対性理論で示されている定理そのものだ。
時間をこのようにイメージすると、ビッグバンの瞬間が反対側から強く圧迫されたことによる反応で膨らんだことが解るだろう。
いま広がりゆく私たちの宇宙も、やがて動きを止め、収縮をはじめる。
収縮はすさまじい加速を伴って一点へと向かい、収縮しきった瞬間、反対側のビッグバンがはじまるのだ。
その姿は例えば超新星爆発にも似ている。
自らの重力で光さえも吸収して縮み、あまりの高温と高密度で爆発する。
ただビッグバンに関しては超新星爆発のように３次元空間のひとつの座標にあるのではなくT軸の中の０値の位置にあることが重要な特徴だ。
わたしたち３次元に生きる者にとっては時間は過去から未来へ向かって一方的に流れるものだが、それはビッグバンの瞬間にはじまったことで、そこがT軸の０値の地点だ。それを境に過去はマイナス方向へと時間が動き、マイナスの宇宙が広がり、その動きもやがて止まって逆方向へと縮小しはじめる。そして激しく加速しながらふたたび０値を通過する瞬間に新たなビッグバンがはじまる。
ビッグバンを境に時間軸がプラス方向とマイナス方向に振り子のように行ったり来たりしている。それがわたしたち３次元世界におけるビッグバンの正体だろう。