宇宙論の二重宇宙
物質と幽霊物質の天体物理学。3:放射時代:宇宙の「起源」の問題。初期宇宙の均一性の問題。
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…この研究は、 Astrophysics and Space Science に掲載された論文(Geometrical Physicsのサブサイトの論文2)と、論文3(反発性の幽霊物質)で展開されたアプローチの間の接続を表している。この論文では、次の2つの場の式のシステム:
(3)
(4)
は、ある種の手直しであり、その効果は標準モデルと結合することだった。放射期において、これらの式は次のように変化した:
(3')
(4')
つまり…標準モデルの2倍である。これにより、この時期に十分な急激な膨張が得られ、ヘリウムの生成をもたらす核合成が凍結するようになった。定数が固定されたシステム:
S = c ( Tr - T*r)
S* = c ( T*r - Tr)
では、膨張(R » R* » t)が遅すぎてしまう。その結果、宇宙のすべての水素がヘリウムに変換されてしまう。
…式(3)+(4)のシステムに戻ると、このシステムには困難があり、A & Aの査読者によって非常に的確に指摘された問題がある。光子が物質に、そして逆に物質が光子に変化するとき(論文で述べたように)、その場への寄与の符号が変わるが、これはどうして説明できるのかが当時は分からなかった。
…放射期において変数定数モデルを用いることで、全体として一貫した解決策が得られた。いずれにしても、このモデルが成り立つかどうかは別として、一つの非常に不思議な性質が残る。つまり、我々の物理学で知られているすべての式が、提案された一般化されたゲージ変換に対して不変であるという性質である。これは場の式(たとえアインシュタインの式に限っても)や完全なマックスウェル方程式、およびシュレディンガー方程式を含む。
…よく読まれる記述には、物理定数が変化できないということが書かれている。なぜなら、その中のどれか一つでもわずかな変化が生じれば、すぐに物理的に不可能な状況になるからである。確かにその通りである。しかし、これは一つまたはいくつかの定数だけを扱う話ではなく、すべての定数を同時に扱う話である。
…測定機器は物理の式とその「定数」を使って作られている。このようなゲージ現象、つまりすべての定数が同時に変化する現象を想定すると、実験室でその現象を検出することは不可能になる。なぜなら、測定機器もその現象とともに変化してしまうからである。これは、鉄のテーブルの熱膨張を同じ鉄で作られた定規で測るようなものに等しい。これは人々が理解するのが難しい点であり、さらに受け入れるのが難しい点であることを知っている。
…もちろん、この放射期の記述もまた、まだ試案に過ぎない。弱い相互作用や強い相互作用は扱っていない。このような拡張を行うには、これらの領域に関連する他の定数の変化法則を考案する必要がある。この奇妙なモデルでは、プランク時間はtに比例し、プランク長さはRに比例する。これは、初期の「瞬間t=0」に近づくにつれて「量子の壁」が後退することを意味する。このような不思議な現象には、説明が必要である。
…しかし、これらの研究はまだ終わっていない。おそらくこれらは一種の単なる宣言と見なすべきである。私は個人的に、今後数年、あるいは数十年の間に、我々の宇宙生成に関する考え方が大きく変わるだろうと考えている。理論的ツールがまだ原始的であるにもかかわらず、そのような過去を必死に追いかけることによって、ある種の組織的な分裂状態に陥ってしまうのだ。例えば、リンデの理論であるインフレーションを考えてみる。インフレーションは、初期宇宙の均一性を説明するための観測的根拠しか持っていないが、誰もがそれに賛成している。
…一部の人々は、標準モデルを通じた我々の世界観が完成に向かっており、わずかな修正で完成するだろうと考えている。私はそうは思わない。今後数十年の間に、我々に予想もしなかった驚きがもたらされ、宇宙生成の記述が完全に異なるものになるかもしれない(私はそのことによって、私のアプローチがその意味で進歩しているとは断言していない)。常に人間は、自分たちの宇宙に対する知識が完成に向かっていると考えてきた。19世紀の終わりに、多くの著名な人々が「今では、私たちが行うのは計算に小数点を追加するだけである」と書いていた。
…私は一度、量子力学に関する本の冒頭で著者の前書きを読んだことがある。そこには次のように書かれていた。
- 学生たちが私に言う。「量子力学では、すべての重要なことはすでに見つかりました。」私は彼らに答える。「いいえ、この理論からまだ興味深いことが出てきます。」
…もう一つの可能性もある。私たちの男が見過ごしている可能性である。つまり、私たちのすべての知識が、19世紀末のそれと同じように、さなぎとなり、別の蝶に生まれ変わるかもしれないという可能性である。
