宇宙叙事詩の科学ノート 第3回 宇宙の微調整問題

4月13日公開『宇宙誕生の叙事詩 第2章 宇宙誕生 第1節・第2節』に寄せて

宇宙には、物質やエネルギーの振る舞いを決める基本的な力が存在する。
現在の物理学では、それらは四つに分類されている。
• 強い相互作用（強い力）
• 弱い相互作用（弱い力）
• 電磁相互作用（電磁気力）
• 重力

これらの力は、それぞれ特定の強さを持ち、その組み合わせによって宇宙の構造が決まっている。
もしこの強さが現在とは少しでも違っていたなら、宇宙はまったく別の姿になっていた可能性がある。

まず 強い相互作用 は、クオークを結びつけて陽子や中性子を作り、更に、陽子や中性子を結びつけて原子核を作る力である。
もしこの力が弱すぎれば陽子と中性子は結びつくことができないため、原子核が出来ない。
更に弱ければ陽子や中性そのものが誕生しない。
逆に強すぎた場合でも、現在とは大きく異なる元素構成の宇宙になっていたと考えられる。

次に 弱い相互作用 は、放射性崩壊や恒星内部の核反応に関わる力である。
この力の強さが違っていた場合、恒星の内部で起きる核反応の過程が変わり、宇宙に存在する元素の種類や割合も大きく変わっていた可能性がある。

電磁相互作用 は、電子と原子核を結びつけて原子を作る力である。
もしこの力が現在とは違っていた場合、原子の構造や化学結合は成立しないか、まったく異なるものになっていた可能性がある。
その結果、現在の宇宙で見られる分子や化学反応は存在できなかったかもしれない。

そして 重力 は、宇宙の大規模構造を形作る力である。
この力の強さが違っていた場合、星や銀河の形成過程は現在とは大きく異なっていた可能性がある。
重力が強すぎれば宇宙は急速に収縮し、弱すぎれば星や銀河はほとんど形成されなかったと考えられている。

このように、宇宙の基本的な力の強さが少しでも違っていたなら、現在のような宇宙は成立しなかった可能性がある。
そのため宇宙は、生命が存在できるように非常に微妙な条件のもとに成り立っているように見える。

この問題は 宇宙の微調整問題 と呼ばれている。

この現象をどのように理解すべきかについては、いくつかの考え方が提案されている。
偶然にこのような値になったとする考え方、観測者が存在できる宇宙だけが観測されるという 人間原理、あるいは無数の宇宙が存在しその中の一つに過ぎないとする 多宇宙仮説 などである。

しかし現在のところ、この問題に対する決定的な説明は得られていない。
宇宙の基本定数がなぜこの値を持つのかという問いは、現代宇宙論に残された重要な謎の一つである。

『宇宙誕生の叙事詩』では、宇宙の始まりを「情報の海」という概念で描いている。
そこでは無数の可能性が記述として存在し、その中の一つの構造が現実となって宇宙が誕生したと考える。

もし宇宙の基本定数が宇宙の構造を決める重要な条件であるならば、
それらもまた、宇宙の成立を決める「記述」の一部であったのかもしれない。

📓 宇宙叙事詩の科学ノート👇
🌐 第1回 ビッグバン以前は存在したのか
🌐 第2回 宇宙はどのように始まったのか ー 「情報の海」という仮説
🌐 第3回 宇宙の微調整問題（本作）
🌐 第4回 宇宙はどのように始まったのか ー ビッグバン（4月14日公開）
🌐 第5回 宇宙誕生直後に何が起きたのか ー インフレーション（4月14日18時公開）
🌐 第6回 宇宙は本当に始まりを持つのか（4月16日公開）
🌐 第7回 宇宙は本当に膨張しているのか（4月18日公開）
🌐 第8回 ハッブル緊張とは何か（4月18日12時公開）
🌐 第９回 宇宙の年齢は本当に138億年なのか（4月20日公開）
🌐 第10回 宇宙背景放射とは何か（4月20日12時公開）
🌐 第11回 宇宙の地平線と宇宙の果て（4月20日18時公開）

📚『宇宙誕生の叙事詩』本編（ブログ）👇
🌐 第1章 情報の海 第1節・第2節
🌐 第1章 情報の海 第3節・第4節
🌐 第2章 宇宙誕生 第1節・第2節（4月13日公開）
🌐 第2章 宇宙誕生 第3節・第4節（4月15日公開）
🌐 第3章 暗黒宇宙 第1節・第2節（4月17日公開）
🌐 第3章 暗黒宇宙 第3節・第4節（4月19日公開）

📓 『宇宙誕生の叙事詩』創作ノート👇
🌐 『宇宙誕生の叙事詩』創作ノート
🌐 『第1章 情報の海 第1節・第2節』創作ノート
🌐 『第1章 情報の海 第3節・第4節』創作ノート
🌐 『第2章 宇宙誕生 第1節・第2節』創作ノート（4月13日公開）
🌐 『第2章 宇宙誕生 第3節・第4節』創作ノート（4月15日公開）
🌐 『第3章 暗黒宇宙 第1節・第2節』創作ノート（4月17日公開）
🌐 『第3章 暗黒宇宙 第3節・第4節』創作ノート（4月19日公開）

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