本の宇宙（そら）　[風と雲の郷　貴賓館] : 宇宙は何でできているのか

　見上げれば、どこまでも続く空。その空の向こうには、広大な宇宙が広がっている。この宇宙について、私たちはあまりにも知らない。それでも、物理学は、少しずつ、宇宙の謎に迫っている。

　宇宙の大きさは、10＾27ｍ（＾はべき乗を示す：以下同様）という広大なものである。この広大な宇宙の対極にあるのが、素粒子の世界だ。素粒子の大きさは、10＾（-35）ｍのオーダーである。ところが、最近の研究では、この２つは密接な関係があることが分かっている。物理の世界では、よくこれはウロボロスの蛇に例えられる。ウロボロスの蛇とは、古代に使われた象徴的な図柄で、自分の尾を飲み込んで円状になった蛇を表したものだ。つまり、宇宙という頭を研究していたら、いつの間にか、素粒子という一番しっぽの部分にいきついてしまったということである。「宇宙は何でできているのか」（村山斉：幻冬舎）は、最新の素粒子に関する知見をもとに、宇宙物理学の世界について解説したものである。

　それでは、なぜ素粒子の研究から宇宙のことが分かるのだろう。これは、「ビッグバン宇宙論」が背景にある。「ビッグバン宇宙論」とは、一言で言えば、宇宙には始まりがあり、そこからどんどん膨張して現在のような宇宙になったという説だ。宇宙が膨張を続けているとすれば、時間を巻き戻していけば、宇宙はどんどんと小さくなって、ビッグバン直後の宇宙はそれ以上小さく出来ないほど小さくなってしまう。これは、まさに素粒子の世界である。

　ビッグバンは、人類どころか星さえも誕生するはるか以前のことなので、それを証明するのに、古生物学のように化石を発掘すると言うことはできない。しかし、宇宙には、化石に相当するようなものがあったのだ。それは、「宇宙背景放射」である。ビッグバンから40万年後に、宇宙の温度が下がって原子が形成され、光が電子との相互作用を免れ、自由に飛びまわれるようになった。これを「宇宙の晴れあがり」という。この時自由になった光は、宇宙の膨張と共に引き延ばされて、いまではマイクロ波となって観測されるはずである。これは、実際にＣＯＢＥという人工衛星を使った観測で確かめられている。

　物質間に働く力は、重力、電磁気力、強い力、弱い力の4種類がある。最初の2つは説明の必要はないだろう。強い力とは、原子核の核力の元になっている力であり、弱い力とはβ崩壊に関係する力のことである。イメージが湧きにくいのだが、物理学では、これらの力は元々ひとつであり、宇宙の膨張と共に分かれていったと考えている。これらの4つの力を理論的に統一しようというのが、物理学者が長年に渡って取り組んできたことなのだ。アインシュタインも晩年はこの問題に取り組んだが見果てぬ夢に終わっている。現在は、「標準模型」というもので、重力を除いた３つの力までは説明できるらしい。今、これらをすべて統一できる可能性があるのが、素粒子を点ではなく１次元の広がりを持つ「ひも」と考える「超ひも理論」だが、まだまだ完全とは言い難いようだ。

　ところで、表題の「宇宙は何でできているのか」だ。これは最近は割と良く知られていることだと思うが、星やガスなどを全部合わせても宇宙のエネルギーの僅か４％にしかならず、残りの９６％は、ダークマタ―（暗黒物質）やダークエネルギー（暗黒エネルギー）というものなのである。「暗黒」というと、何やら怪しげなもののように思えるが、要は、見えない、分からないという意味である。ダークマタ―は、星を繋ぎとめる重力のもとで、ダークエネルギーは、宇宙の膨張を加速させているエネルギーと考えられているが、その正体はまだまだ謎である。

　このように、宇宙には、我々の常識や概念を超えたことがあまりにも多い。それは見方を変えれば、極めて多くの知的刺激に溢れているということだ。現代物理学の目指しているものは、もはや「神の領域」に近いといっても言い過ぎではないだろう。本書の一番の特徴は、そんな現代物理学の最先端を、あまりこの方面に馴染みがない人にも読み進んでいけるように分かりやすく説明していることだろう。日本は、科学技術で生き残る以外にはない。高校生でも十分読めるような内容なので、このような本をきっかけに、ぜひとも科学技術に興味を持つ人が増えることを願ってやまない。なお、「超ひも理論」は、少し触れられていただけだったのは残念だったが、これは紙面の都合上しかたがないだろう。こちらに興味がある人は、解説書もいくつかあるので、それらを読まれたい。

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