「宇宙についての熟考は私たちを刺激します。」 故天文学者カール・セーガンはかつてこう言いました。. 「背筋がゾクゾクする、声が引っかかる、まるで落ちたときの遠い記憶のようなかすかな感覚がある」 高いところから。」 宇宙のことを思い出して震えるなら、宇宙の終わりを考えると震えることがある 地震。
彼女の新しい本の中で、 すべての終わり: (天体物理学的に言うと)、理論天体物理学者のケイティ・マック博士は、宇宙の始まりに関する理論であるビッグバンから始めます。 その始まりは、彼女のような宇宙論者に、その避けられない終わりについて多くを伝えることができます。 彼女は、ビッグクランチ、熱死、ビッグリップ、真空減衰、ビッグバウンスという5つの天体物理学の黙示録を朗らかに読者に案内します。 クォークとグルーオンのプラズマに閉じ込められないようにするために (心配しないでください、彼女が説明してくれました)、マックはすべてをアクセス可能で会話可能な状態に保ちます。 宇宙の終わりについての本が想像するよりもずっと楽しいです。 宇宙が終わるという実存的な恐怖に落ち込まないでください、と彼女は言っているようです。
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私たちはマックに、暗黒エネルギーと暗黒物質、望遠鏡で文字通り過去を覗く仕組み、そして宇宙の奇妙さについて話しました。
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(この会話はわかりやすくするために軽く編集されています.)
デジタル トレンド: この本を書こうと思ったきっかけは何ですか?
マック: 長年にわたり、私は宇宙論の分野でさまざまなことを研究してきました。 つまり、宇宙論は、宇宙全体とその構成要素とその進化をカバーします。 私は初期宇宙に取り組んでいました。 私は暗黒物質、ブラックホール、銀河の進化など、あらゆる種類のことに取り組んできました。 そして最近は宇宙の果てにとても興味があります。 そうしてこの本が生まれました。
あなたの本は、私たちがビッグバンをどのように観察できるかについて、非常にわかりやすい説明を提供しています。 それについて説明していただけますか?
したがって、宇宙が現在膨張している場合、それを観察すると銀河が見えるという考えです。 お互いが離れていく――そうすれば、過去には宇宙がもっと密接に存在していたということは当然のことです。 圧縮された。 それで、すべてがより近づきました。 そして、その内線番号をダイヤルして戻すと、すべてが互いに重なり合う状態に到達します。
したがって、宇宙が膨張するにつれて、温度は下がり、物質はより拡散し、エネルギーはより拡散します。 昔は今よりも暑くて密度が高く、ある意味小さかったはずです。 つまり、基本的にはビッグバン理論です。 これはビッグバン理論の最も単純な記述であり、宇宙は過去より熱く、小さく、密度が高かったというだけです。
もしそうであれば、光があなたに届くまでに時間がかかるため、遠くを見ていると、時間の経過をますます遠くに遡って見ていることになるのも当然です。 そして、もし宇宙が本当にどこでも熱くて密度が高かったとしたら、ビッグバンが全宇宙全体で起こった何かだったら、という点に到達できるはずです。 はるか遠くにある宇宙の一部がまだ高温で高密度の状態にあり、原始的な火の玉の最終段階にあることも見えるはずだ 存在。
そして、そこに到達するためには、宇宙は大きく、常に拡張されたものであると仮定する必要があり、私たちはそれを信じています。 私たちはビッグバンはどこでも起こったことだと考えています。 単一の原点はありません。 したがって、その推論に従えば、背景光があるはずです。 あらゆる方向から、最も遠いところから、私たちが見える最も遠いところから、光が私たちに来ているはずです。 宇宙の燃えるような状態が最終的に冷却されたときに残った光があるはずです。
この本では、宇宙が終わる可能性のある5つの方法を調査しています。 なぜこれほど多くの異なる方法があるのでしょうか?
まあ、それはいくつかのことによって決まります。 1つは、何が宇宙を現在のような形で膨張させているのか、私たちは完全には理解していないということです。 重力や一般相対性理論については優れた理論があり、 宇宙の膨張率を測定することができ、宇宙のあらゆる物質がどのように膨張速度を遅らせているのかが分かりました。 拡大。 それで、後は膨張と重力のバランスを見つけるだけの問題でした。
したがって、膨張がすべての重力に対して速すぎる場合、膨張を十分に減速させることができず、永遠に膨張することになります。 そして、もし膨張が十分に速くなかったり、重力が大きすぎたりすると、重力が勝って膨張が遅くなり、それが止まり、再び崩壊、つまりビッグクランチが起きるでしょう。 そして、しばらくの間は、それらが意味のある唯一の選択肢でした。
1つは、何が宇宙を現在のような形で膨張させているのか、私たちは完全には理解していないということです。
しかしその後、宇宙が実際に加速膨張していることが発見され、宇宙に新しい要素を追加する必要がありました。 私たちは理解を修正し、ダークエネルギーと呼ばれるものを導入する必要がありました。 そして、暗黒エネルギーは宇宙の膨張を加速させているものです。 しかし、私たちはダークエネルギーを実際には理解していないため、事態がそこに向かっていくと確信を持って言うことはできません。 だからこそ、大きな裂け目や大きな危機のようなものが依然として表にあり、熱による死が私たちが向かっているように見える理由です。
そして、真空崩壊とバウンド宇宙論という 2 つの奇妙なアイデアは、非常に初期の宇宙と素粒子物理学について、私たちがまだ理解しようとしていることがたくさんあるという事実から生まれています。 つまり、跳ねる宇宙論は、宇宙の初期段階、つまりこのインフレーション段階についての現時点での最良の推測は、もしかしたらそれがすべてではないかもしれないという考えから生まれました。 もしかしたらそんなことは起こらなかったかもしれない。 もしかしたら、宇宙のごく初期に、今日私たちが見ているような状態をもたらした別の進化があったのかもしれません。 そして、それが本当であれば、それらのアイデアのいくつかは、これらの奇妙な周期的宇宙論につながる可能性があります。
そして、真空崩壊のアイデアは、私たちの素粒子物理学の知識が不完全であり、現在最もよく理解されているという事実から生まれています。 素粒子物理学の知識によれば、現在の素粒子物理学の仕組みは完全に安定していないため、宇宙はこの崩壊に対して脆弱なままになっています。 プロセス。 したがって、素粒子物理学をよりよく理解できれば、宇宙の非常に初期の部分をよりよく理解できれば、これら 2 つのモデルについて何か言えるようになるでしょう。 しかし今のところ、それらを排除することも、物事が進むだろうと確信を持って言うこともできません。
すべてのシナリオの中で、最も可能性が高いのはどれですか?
熱による死亡が最も可能性が高いと考えられています。その理由の 1 つは、追加の奇妙なことが最も少ないためです。 したがって、宇宙論では、物事をできるだけシンプルに保ちたいと考えます。 私たちは、どうしても必要な場合を除いて、宇宙の新しい構成要素を想定したくないのです。 そして、熱による死のシナリオには、宇宙定数である一種の暗黒エネルギーが存在しますが、それは私たちが完全に理解しているわけではありません。 しかし、これはアインシュタイン以来存在するアイデアであり、この小さな拡張が組み込まれているという単なる時空の特性です。
つまり、宇宙は永遠に膨張を加速し続け、そしてすべてが消え去るという、非常にシンプルで率直な進化が得られるのです。 そして、宇宙が暗黒物質、通常物質、そして暗黒エネルギーとしての宇宙定数を持っているとしたら、それは非常に理にかなっています。 それ以上複雑なことを想定する必要はありません。 そこに暗黙的に示されているのは、インフレーションが実際に起こり、それが宇宙の始まりだったということです。 これは、すべてが想像できるほど単純で退屈な宇宙論のいわゆる一致モデルの一部です。
しかし、私たちがそれだけで満足して終わりだと言わないのは、暗黒エネルギーが宇宙論的な概念であるかどうかが実際にはわからないからです。 そのため、ある程度の余地が残ります。 また、真空崩壊が起こらないと言えるほど素粒子物理学を理解しているとは言い切れません。 あるいは、初期の宇宙の進化は、宇宙の周期的な段階を示唆するほど異なっていなかったということです。 終わり。
いくつか言及していますね 新しい電波望遠鏡 これにより、科学者は宇宙の最初の構造が形成されるのを観察できるようになります。 専門家はそこから何を学ぼうとしているのでしょうか?
私たちは、背景光と銀河で満ちた宇宙である現代宇宙との間のこの期間を通じて、宇宙の進化をよりよく理解できるようになります。 当時何が起こっていたのかについて、私たちがほとんど情報を持っていないかなりの時間があります。 したがって、私たちは宇宙の進化について多くのことを学ぶことになるでしょう。 もっと多くの銀河の測定値が得られるでしょう。 そこで私は本の中でベラ・ルービン天文台について言及しました。 銀河を観察し、銀河が宇宙をどのように移動しているのか、時間の経過とともにどのように進化しているのか、そしてどのように変化しているのかを私たちに示します。 配布されました。 それによって、宇宙の配置と宇宙の進化についてだけでも多くの情報が得られるでしょう。 したがって、それらは重要な手がかりになります。
物理学の他の側面についても学べるかもしれません。 そこで私は、これらの大きな電波望遠鏡アレイのいくつかに興味を持っています。もし遠い宇宙で暗黒物質が消滅しつつあるのであれば、それらは暗黒物質について何かを教えてくれるかもしれないからです。 それは最初の星や銀河の進化の仕方を変える可能性があり、素粒子物理学の次のステップへの手がかりを与えてくれるかもしれない。 したがって、より多くのデータがあれば、記入できる可能性のあることがたくさんあります。 遠い宇宙、初期の宇宙、他の銀河 - 銀河時代の夜明けのようなものかもしれません 言う。 重要なのは、より良い地図とより良い歴史を手に入れ、驚きを探すことだけです。 データが増えれば増えるほど、新しくて興味深い現象が見られることを私たちは心から望んでいます。
の違いを説明していただけますか ダークエネルギー そして 暗黒物質?
そうですね、暗黒物質と暗黒エネルギーは宇宙に対して全く逆の作用をします。 この 2 つは、宇宙の長期的な進化を考える場合、宇宙の最も重要な側面です。 つまり、暗黒エネルギーは宇宙をより速く膨張させるものなのです。 なんだか空間が広がってしまいます。 まさにこれからの宇宙の進化を支配しているのです。 それが本当に本当に重要になり始めたのは、おそらく 50 億年ほど前です。 そしてそれは今、宇宙を乗っ取りつつあります。 そして、私たちはこれからも宇宙の進化に翻弄されることになるのです。
暗黒物質と暗黒エネルギーは、まったく逆の方法で宇宙に作用します。
しかし、暗黒物質は、宇宙のあらゆる構造の構築、つまり銀河や銀河団の成長に関与しているようなものです。 それらはすべて暗黒物質の足場の上に構築されています。 暗黒物質はある種の目に見えない物質ですが、宇宙のほとんどの物質であり、 それらが集まりやすくなり、他のすべての重要な基礎となる足場を構築しやすくなる特性 が建てられています。 そして、それは物質であるため、宇宙の物質の大部分を占めているため、宇宙の膨張を遅らせようとしているのです。 そしてしばらくの間、それは宇宙の膨張を遅らせましたが、宇宙が非常に大きくなり、暗黒エネルギーが完全に支配したのは約50億年前になってからでした。
この本の中で、特にハッブル半径などについて語るとき、あなたの熱意がよく伝わってきます。 あなたの分野で非常に刺激的で、他の人たちと共有しているようなものは他に何ですか?
つまり、過去を直接見ることができるという事実だけで、私は衝撃を受け続けています。 ビッグバンの最終段階を望遠鏡やマイクロ波受信機で直接見ることができるという事実。 私たちはビッグバンの最終段階からの光をあらゆる方向から捉えています。 私たちが宇宙に目を向けて過去を見ることができ、それによって私たち自身の歴史について学ぶことができるという事実は、とても素晴らしいことだと思います。 それはいつも私を驚かせます。 そしてご存知のとおり、宇宙論には奇妙な側面がたくさんあり、相対性理論によって支配され膨張している宇宙にいると、物理学にも奇妙なことが起こります。 ある時点で銀河が小さく見えなくなるということについておっしゃっていましたね。 ご存知のとおり、同じ大きさの銀河でも、遠くに行くにつれて大きく見え始めますが、これは奇妙なことです。
そして、私たちが宇宙の膨張を観察でき、それを時間の経過とともにマッピングできるという事実は驚くべきことです。 この本の中で本当にこれについて話したかどうかさえわかりませんが、非常に遠い超新星や太陽爆発を見ると、それらは次のように見えます。 遠く離れていれば、よりゆっくりと起こるはずです。なぜなら、この本当に奇妙な現象では、宇宙の膨張によって時間も引き伸ばされるからです。 方法。 したがって、宇宙論を扱う場合、空間と時間の相互作用の仕方は非常に混乱し、奇妙になりますが、それは非常に興味深いものです。 ご存知のとおり、相対性理論はあらゆる種類の状況において空間と時間に対して奇妙なことを行います。 それは私が驚くべきことであり、クールなことだと思います。
宇宙論には未知のことがたくさんあります。 あなたが解きたい謎は何ですか?
ああ、たくさんありますね。 暗黒物質/暗黒エネルギー全体は巨大です。 暗黒物質の性質を知ることができれば、物理学全般の理解に大きな助けとなることは間違いありません。
しかし、おそらく最も影響力があるのは、インフレが発生したかどうか、そしてどのように、そしてなぜ発生したのかを実際に知ることだと思います。 したがって、宇宙の始まりのほんの小さな瞬間を埋めるだけで、私たちの宇宙像のすべてが変わることになります。 もしこれが起こったことを確実に知っていれば、宇宙の起源について何かがわかり、宇宙の将来についても何かを言えるようになるでしょう。 それは本当に宇宙の基本的な構造を理解することを可能にするでしょう。 そうですね、インフレ、暗黒物質、暗黒エネルギー、これらが大きなものの一種だと思います。 それから、一般相対性理論と素粒子物理学を結びつける方法を見つけ出すようなこともあります。 しかし、インフレ、暗黒物質、暗黒エネルギーに対する答えが分かれば、物理学のより完全な全体像をどのようにまとめるかについて多くのヒントが得られると思います。
あなたは本の中で実存主義と恐怖について少し書いています。 それはこの本を書いているから反省しているだけなのでしょうか、それとも常にあるのでしょうか？
私は幽霊に取り憑かれていますか？ つまり、それは間違いなく、この本を書くために私が取り組まなければならないと感じたことだと思います。 もし私たちが永遠に続けられなかったら、それは一体何になるのか、という質問をするのは自然なことだと思います 平均？ たとえば、人生の意味は何ですか？ 終わりがあるとしたら、存在の目的は何でしょうか? したがって、これは間違いなく、これらすべての大きな疑問について考える中で思いついたものでした。 私は、人生全般の意味について深く考えることに時間を費やすような人間ではありません。 普段はそんなことに巻き込まれないんです。 それに、私は死について考えるのが好きな人間ではありません。 死は非常に厄介なことなので、死について考えないように努めました。 したがって、この本について考え、これらの大きなアイデアの周囲に文脈を与えようとしたことが、実際に私たちが宇宙に対して感情的な反応を持っているという現実があるためです。 たとえそれが厳密に実際的な観点から見て不合理に見えるとしても、そのような反応を避けるのは困難です。
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