最新／宇宙論 
Ｔｗｉｔｔｅｒ （
1 ～ ４４ ）
〔Ⅰ〕 始まりは・・・４次元ブラックホール
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〔Ⅰ〕 始まりは・・・４次元ブラックホール |
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| ２０１４年 |
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日経サイエンス ２０１４ １１ 特集 新設／宇宙の起源 始まりは４次元ブラックホール （Ｎ．アフショルディ ・・・カナダ／ウォータールー大学） （Ｒ．Ｂ．マン ・・・カナダ／ウォータールー大学） （Ｒ．プルハサン ・・・カナダ／ウォータールー大学）
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| ９月 ２８日 |
《最新・宇宙論》・・・（１） 特集・新説／宇宙の起源 ★１・・・ 始まりは4次元ブラックホール
宇宙は密度無限大の点（／特異点）から始まる、ビッグバンの過程で出現した。しかし 最近の計算では、ビッグバンの前まで時間を遡ることが可能という。
《最新・宇宙論》・・・（２） その… 特異点／密度無限大の点／…ビッグバン以前の宇宙は…空間次元が１つ高かっ たかも知れないと言う。 この余分な空間次元を持つ宇宙は…現在の宇宙に、その痕跡を残した可能性があ る様だ。それが、今後の天文観測で発見されるかも知れないと言う。 本当だろうか？
《最新・宇宙論》・・・（３） 宇宙は… ＸＹＺ軸の３つの空間次元と１つの時間次元を持つ。いわゆる３次元宇宙だ。この３ 次元宇宙は４つの空間次元をもつ４次元宇宙の＜影＞（／２次元世界は、３次元世界が投影 された影絵であり．．．１次元世界は、２次元の平面が投影された影／線として、理解できる。）だ。 その４次元宇宙で…星が崩壊して ＜４次元ブラックホール＞が生成され…それを 囲む事象の地平／＜３次元の殻＞（／ブラックホールの重力半径・・・外側の事象から遮断される）… が作られた。
《最新・宇宙論》・・・（４） その… ＜４次元ブラックホール＞の＜３次元の殻＞が…我々の３次元宇宙という考え 方。当然、宇宙の外…事象の地平の外側は見えない。 我々の３次元宇宙のブラックホールは…観測されるように…事象の地平は２次元 であり、地平の面（／重力半径の面として、ブラックホールを包む。）。４次元宇宙では…３次元の 地平の空間になる。
《最新・宇宙論》・・・（５） さて… 一見、バカバカしく思われるこの考え方には、２つの理由／根拠があるという。 １つ目は… 時間と空間を記述する数学に、しっかりと根ざしているということだ。【ホログラフィ ー理論】の成功は、単なる数学的な変換以上の意味を、確信していると言う。
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| ９月 ２９日 |
《最新・宇宙論》・・・（６） ２つ目は… このアイデアが…宇宙の起源や性質に関する…深遠な問題の理解につながる可 能性。 例えば… ビッグバンの直後に、インフレーション／宇宙の急膨張期があり、体積が指数関数 的に増大した。 では… 何がビッグバンを引き起こしたのか…この謎に答えられる！
《最新・宇宙論》・・・（７） ビッグバンから現在までの宇宙の歴史は… アインシュタイン方程式（／一般相対性理論の中で導いた、万有引力・重力場を記述する場の方程式 ） 以下の幾つかの方程式と…５つの独立パラメーターで記述できる。 ５つのパラメーターとは…通常物質・暗黒物質・暗黒エネルギーの各密度と…宇宙 初期の量子ゆらぎの大きさ、そして形／スケール依存性だ。
《最新・宇宙論》・・・（８） この主流の宇宙モデルは… 冷たい暗黒物質／Cold Dark Matter に、宇宙項／Λ（ラムダ）を加えた…【Λ－ＣＤＭ 宇宙モデル】という。 １００万光年 ～ 観測可能な１００億光年に及ぶ、何百もの観測データを説明。が、 説明には、所々に厄介な穴が開いている…
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| ９月 ３０日 |
《最新・宇宙論》・・・（９） 主流／【Λ（ラムダ）- ＣＤＭ宇宙モデル】の問題点は３つ… ＜問題点１＞は…宇宙の物質密度（／物質とエネルギーは等価・・・等しい）に関するもの。 かつて宇宙は…周期表に掲載の元素／通常物質が…大部分を占めていると思わ れた。しかし現在（／【Λ- ＣＤＭ宇宙モデル】）は…通常物質はわずか５％…暗黒物質は ２５％…残りの７０％は暗黒エネルギーだ…
《最新・宇宙論》・・・（１０） 暗黒物質というのは… いわゆる未知の物質だが…銀河団や銀河回転の重力源として推定されてきた。 暗黒エネルギーというのは… その莫大なエネルギーから、アインシュタイン方程式の宇宙項（／宇宙項では、そのエネル ギーが何であるかを指定していない）とも、宇宙空間の真空エネルギーとも、ビッグバンの巨 大斥力（／磁石の反発力に似ている。巨大な重力凝集力に抗して、宇宙を加速膨張させたエネルギー）とも推 定された。
《最新・宇宙論》・・・（１１） 暗黒物質や暗黒エネルギーの正体は判明していないが…最新の素粒子論ではそ の候補なども、具体的な検証の俎上（そじょう／まな板の上）に上っている。 しかし…【Λ- ＣＤＭ宇宙モデル】 も…その観測データは５％の通常物質。全質量 の９５％は謎のまま。ビッグバンの、より深い理解が必要になる。
《最新・宇宙論》・・・（１２） 時間と空間の起源であるビッグバンにより… 絶対温度／１０２７Ｋ以上の粒子と放射からなる、超高温プラズマの宇宙が形成され た。この状況から…ほぼ一様（／天文衛星プランクの測定で・・・不均一性の度合いは、６万分の１以下） で平坦（／限りなく平坦に近い・・・三角形の内角の和が１８０度になるユークリッド空間）な、現在の様な 宇宙が実現することは、極めて考えにくいわけだ。そこでインフレーションが考えら れた。
《最新・宇宙論》・・・（１３） インフレーションは… 宇宙の大規模構造を理解する上で、優れたアイデアだ。宇宙をより平坦にし、密度 と温度を均一にし、エネルギー密度の微小な＜量子ゆらぎ＞を、宇宙論的サイズ にまで拡大。＜量子ゆらぎ＞が＜種＞となって、重力凝集が進み、銀河・恒星・惑 星が形成される…
《最新・宇宙論》・・・（１４） 【インフレーション理論】は大成功したパラダイムだ。 研究者は…長年、宇宙初期の密度ゆらぎの記憶／宇宙マイクロ背景放射（／cosmic microwave background ＝ CMB）を解析し、理論的予言を検証。最近の天文衛星プランク の観測でも、宇宙はほぼ平坦で一様であることを確認。予言が検証され理論の正し さを証明した。
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１０月 １日 |
《最新・宇宙論》・・・（１５） ＜問題点２＞は… インフレーションの膨大なエネルギーは、何処から来たかということ。 ビッグバン直後の宇宙は、インフラトンという仮想粒子のエネルギーで満ちていた 様だ。最近発見されたヒッグス粒子は、インフラトンと似た性質を多く持っていて、 その候補の１つだ。
《最新・宇宙論》・・・（１６） 仮想的粒子／インフラトンが存在すれば… 宇宙初期の急膨張と、現在宇宙の大規模構造が説明できる。 インフラトン場のエネルギーが…宇宙の指数関数的膨張のエネルギー源になり… 微小な＜量子ゆらぎ＞が、大規模構造の＜種＞となるわずかな＜密度ゆらぎ＞ をもたらす。
《最新・宇宙論》・・・（１７） しかし…そうは言っても… インフラトンは問題を先延ばししたに過ぎない。インフラトンの性質はそもそも不明 であり…それが何処から来たのか、どう観測できるのかも分かっていない。さらに、 本当に存在するのかも、実は、確かではない…
《最新・宇宙論》・・・（１８） また、そのインフレーションだが…これが自然に消滅したメカニズムが分からない。 これは＜華麗な退場の問題＞と呼ばれているそうだ。もし何らかの場のエネルギ ーが、宇宙の指数関数的膨張を引き起こしたのなら…どのようにその場を、瞬時に 消滅できたのかだ…？
《最新・宇宙論》・・・（１９） 現状では… 【Λ-DCM宇宙モデル】の５つのパラメーターの起源を、インフレーションから導くこと は満足にできていない様だ。 パラメーターは観測に合致する様に、正確に選ぶ必要がある。しかし暗黒物質も暗 黒エネルギーも、実態は観測センサーにもかかっていない。
《最新・宇宙論》・・・（２０） さらにまた…インフレーションより前の宇宙の歴史を、満足に記述できていない。 ビッグバン後の…“１兆分の１の・・・その１兆分の１の・・・さらに１兆分の１秒間” に…一体、何が起こっていたのか分かっていない。 いわゆる…何でも有りの＜特異点＞に…限りなく近くなる。
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| １０月 ４日 |
《最新・宇宙論》・・・（２１） ＜問題点３＞は…宇宙の起源！ 宇宙論の最大課題は…ビッグバン自体を説明すること！ 空間・時間・物質は…＜特異点／密度無限大の点＞から、ビッグバンにより突然 出現したと考える。＜特異点＞は想像を絶する奇妙なもの。空間・時間の曲率が 大きすぎ、過去・未来もない。
《最新・宇宙論》・・・（２２） ＜特異点＞では… あらゆる物理法則が適用できない。秩序・規則のない世界。そこからは、論理的に 存在しうる全てのものが出現する可能性がある。 その＜特異点＞から、現在観測されるような、秩序ある宇宙の出現を期待する理 由はないと言う。＜ブラックホール＞と同じだ！
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| １０月 ５日 |
《最新・宇宙論》・・・（２３） ＜特異点＞から出現した宇宙は… 想像を絶する混沌！ 温度も、場所ごとに大きく揺れていたと考えるのが自然。 また…この初期宇宙の揺れを平坦にするのに、インフレーションを使えるとは限ら ない。揺れが大き過ぎれば、インフレーションが始まることすらない、と言う。
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| １０月 ６日 |
《最新・宇宙論》・・・（２４） ＜特異点＞の諸問題は、インフレーションだけでは解決しない。 ＜特異点＞は想像を絶する奇妙なものだが、我々に馴染みの深いものがもう１つ ある。 ブラックホールだ！ 超新星爆発の後にコアが残るが、そのコアが重力崩壊して、大 きさがゼロまで収縮した天体だ。
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| １０月 ７日 |
《最新・宇宙論》・・・（２５） もう１つの＜特異点＞／ブラックホールは… 事象の地平面／重力半径からは光さえ出てこない。重力半径は球面を形成し、エ ネルギーや情報を吸い込む一方。まさに、この宇宙から隔絶している＜特異点＞ なのだ。ここを超えると、エネルギー保存則や、因果律（いんがりつ／すべての事象は、必ず ある原因によって起こり、原因なしには何ごとも起こらないという原理）も成立しない。
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| １０月 ８日 |
《最新・宇宙論》・・・（２６） ビックバンと同様にブラックホールの＜特異点＞も…物理法則は適応外。 しかし…ビックバンの想像を絶する奇妙さと違い…ブラックホールの＜特異点＞ は観測可能な事象の地平面。物質やエネルギーが渦を巻いて落ち込んでいる。 その重力半径は＜結界（／聖なる領域と俗なる領域を分け、秩序を維持するために区域を限ること。 本来は仏教用語であるが、古神道や神道における神社なども、同様の概念がある）＞のようにも見える。
《最新・宇宙論》・・・（２７） ブラックホールの＜特異点／結界＞は…物質／エネルギーや情報の漏洩（ろうえい） を、完璧に阻止している。その内部の時空構造解も、物理法則の適応外では、まさ に想像するのみ。しかし中で、重力崩壊のなれの果てで…何が起こっていようと、 ＜特異点／結界＞で包まれていて無害だ。
《最新・宇宙論》・・・（２８） ブラックホールは… 遠くから観測すると、単純で滑らかな均一構造だ。質量・角運動量・電荷だけで特徴 づけられる。このため、ブラックホールには毛が３本という。この事実は…【ブラック ホールの無毛定理】、または、【ブラックホール唯一性定理】とも呼ばれている。
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| １０月 ９日 |
《最新・宇宙論》・・・（２９） ＜ブラックホール特異点＞と異なり…＜ビックバン特異点＞は事象の地平では 覆い隠されていない様だ。＜裸の特異点＞／破壊的で予測不能な影響…＜ブラ ックホール特異点＞と同様に…私達観測者は守られる事は可能か？つまりここで も…＜特異点＞は事象の地平で包みたい！
《最新・宇宙論》・・・（３０） そこで話は最初に戻る… 空間次元の１つ高い４次元宇宙を考える。その事象地平が我々の宇宙という。 ＜ブラックホール特異点＞は３次元宇宙の…２次元の事象地平面／重力半径。 ４次元宇宙では３次元の、事象の地平空間となる。つまりそれが、我々の宇宙とい う考えだ。
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| １０月 １２日 |
《最新・宇宙論》・・・（３１） 空間次元が…３よりも大きい＜余剰次元シナリオ＞は古くからある。 最初は、１９１９年にカルツァ（Theodor Kaluza）が提案し、１９２０年にクライン（Oskar Klein） が発展させた。カルツァ・クラインのアイデアは、半世紀以上放置されていたが、 １９８０年代に 【超弦理論（／超ひも理論）】 を研究する物理学者に取り上げられた。
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| １０月 １４日 |
《最新・宇宙論》・・・（３２） ＜余剰次元シナリオ＞は… 最近では 【ブレーンワールド】 と呼ばれる宇宙モデルに使われている。ここでは３ 次元宇宙は、４以上の空間次元を持つ宇宙に埋め込まれた、膜／ブレーンの様だ と言う。我々の３次元宇宙はブレーンと呼び、４次元以上の宇宙はバルク（／(界面化学 の用語で)・・・ 界面を扱う化学や物理の領域において、界面と接しない物質本体をさす。／ 医薬品原料や中間体を さす。 （物流の用語で）・・・ バルク品 ＝ 在庫品や工業用品などまとめて仕入れられた商品や、パーツをばら売りし たもの。裸であったり簡易包装のみ施されて売られている商品 ）と呼ばれる。
《最新・宇宙論》・・・（３３） その宇宙モデル／【ブレーンワールド】 では… 我々の知る物質やエネルギーは全て、３次元のブレーンに張り付いている。これは、 ２次元スクリーンに投影された映画のようなものだと言う。 ただ…重力だけは例外で、高次元のバルク全体に広がっている。
《最新・宇宙論》・・・（３４） さて… ビッグバン以前に存在していたかも知れない、４次元バルク宇宙とはどの様なもの か？ そこには…４次元の星や４次元の銀河が存在。４次元の星は、やがて燃え尽きて、 重力崩壊…４次元ブラックホールを形成する。この重力半径（／・・・３次元？）が、３次 元の事象の地平になるわけだ。
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| １０月 １７日 |
《最新・宇宙論》・・・（３５） ４次元の星の崩壊を…モデル化した。 その計算によって… ４次元の星の崩壊で放出された物質が、３次元の事象の地平を取り囲む、３次元の ブレーンを形成…徐々に広がっていくことが…様々な条件下で発見したと言う。 私たちの宇宙とは…この３次元ブレーン…なのだそうだ。
《最新・宇宙論》・・・（３６） つまり…我々の宇宙は… ４次元の星が崩壊してブラックホールを形成した…４次元の星の、ある種のホログ ラムだと言う。それが、３次元の事象の地平／３次元ブレーンであり…＜ビッグバ ン特異点＞は逆の立場から…事象の地平に、閉じ込められているのか…？ うーむ…？？
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| １０月 ２０日 |
《最新・宇宙論》・・・（３７） さて… ここまで説明して来たわけだが、改めて… この＜４次元宇宙／４次元ブラックホール＞は、本当に存在するのだろうか？ このモデルには幾つか利点がある。 まず、＜宇宙の始まり・・・裸の特異点・・・ビッグバン特異点＞を取り除き、それ 以前の宇宙が説明できることだ。
《最新・宇宙論》・・・（３８） では… 高い精度の＜平坦宇宙・一様性宇宙＞を説明できるのか？ ４次元バルク宇宙は、長い期間存在していた可能性があり…不均一があっても、す でに熱的平行に達していた可能性がある。 ４次元宇宙が滑らかなら、そこから生まれた我々の宇宙も、それを引き継いだろう。
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１０月 ２２日 |
《最新・宇宙論》・・・（３９） ４次元ブラックホールも… 【ブラックホールの無毛定理】 で、３次元と同様に特徴が無いはずと言う。そこか ら生じる事象の地平面は、均一的な面…それを囲む我々の３次元ブレーン宇宙も 滑らかだろうと言う。４次元星の質量が大きいほど、３次元ブレーンは平坦になると 言う（／・・・３次元球面の半径が大きくなるため）。
《最新・宇宙論》・・・（４０） 従って… 我々の宇宙が平坦なのは、４次元宇宙の大質量星の崩壊によって…我々の宇宙 ができた結果なのだと考えられる。 この… ホログラフィック・ビッグバンモデル は…通常の宇宙論における主要問題 を…インフレーションに頼らず、また＜ビッグバン特異点＞をも回避できる。
《最新・宇宙論》・・・（４１） 天動説・地動説の時代から…宇宙論は人類の想像世界の結晶。この宇宙論も荒 唐無稽（こうとうむけい／根拠がないこと、でたらめ）とも言えるが、検証可能な方法が幾つかあ る。 １つは…宇宙マイクロ背景放射… 我々の３次元ブレーンの外部に、4次元ブラックホールの重力で引き寄せた物質が あり…その影響の波及だ。
《最新・宇宙論》・・・（４２） この４次元物質の熱的な揺らぎが… ３次元ブレーン上（／３時現世界が、スクリーン上に２次元の映画のように投影されるように・・・４次元世界は、 ３次元のブレーン（膜）の上に投影される）の物質に影響を与え…宇宙マイクロ背景放射をわず かに歪め…観測可能な様だ。 計算結果は…プランク衛星（／宇宙背景放射を観測するための、高感度・高分解能の観測装置を備えた 人工衛星。ESA／欧州宇宙機関で２０００年に打ち上げられた。２０１３年１０月２３日に送信機を停止して、運用を終 えた。）の最新データと比較し、４％ズレ。このズレはまだキチンとしていない、２次的な 効果なのかも知れないと言う。
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| １０月 ２４日 |
《最新・宇宙論》・・・（４３） また… ４次元ブラックホールが自転していたら…我々の３次元宇宙は等方性ではなくなる と言う。宇宙の大規模構造は、方向によってわずかに異なってくる。 これは…宇宙マイクロ背景放射の全天観測により、わずかな変化から、非等方性 が見つかるかも知れないという。
《最新・宇宙論》・・・（４４） 前にも言ったが… このホログラフィック・ビッグバンモデルで宇宙の起源という問題をクリアしても、別 の謎が顔を出して来る。 まず…それでは…親の４次元のバルク宇宙は、何処から来たのかということだ。 天文学的課題は…結局、哲学的な認識問題に還元される様だ…
【新説 宇宙の起源・・・＜１＞ “始まりは４次元ブラックホール”より・・・完・・・】
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