2001年6月25日～29日
会議
物質はどこにいるのか？
2001年6月25日から29日にかけて、マルセイユで国際会議が開催され、参加者は200人（うち140人が発表者）で、「物質はどこにいるのか？」というテーマで行われました。また、サブタイトルもありました：
「新しい大規模調査で明るい物質と暗黒物質を追跡する」
翻訳：
「光学的に観測可能な物質と暗黒物質の地図作成」
「新しい大規模観測手段を用いて」
これらの言葉は非常に重要です。これらは、この会議をあるパラダイムの中に位置づけます。つまり、宇宙は一つであり、その中には観測手段によってアクセス可能な物質（可視光、紫外線、赤外線など、電磁波に基づく観測を行う範囲）と、現在ではそのような調査から逃げている物質、つまり「暗黒物質（Dark Matter）」という一般的な用語で表現されるもう一つの内容があります。どのように観測を行い、どのように暗黒物質を地図化するのでしょうか？まず、重力レンズ効果の影響を基にし、一般的に、これは観測可能な物質のみによって説明されるにはあまりにも大きな効果であり、銀河や銀河団においても同様です。また、観測された対象の運動パラメータに基づいています。
重力レンズ効果の「異常に大きな」影響を最初に明らかにしたのはフリッツ・ツヴィッキでした。彼は銀河の回転曲線の分析や銀河団内の銀河の運動速度の測定を通じて、光学的に検出された物質ではこれらの集団の結合を説明できないことを示しました。回転曲線とは、銀河間物質が重力場内で回転する際の測定値であり、ドップラー・フィーザー効果によって行われます。明らかに、このガスは速く回転しており、特に周辺部では「特徴的な定常状態」が見られます。銀河団は「ガスの塊」に比喩され、銀河は「分子」に相当します。銀河の「固有速度」は、ガスの分子の熱運動速度に相当し、ランダムにあらゆる方向に分布しています。このガスの類比を保つと、熱運動速度と密度の組み合わせは、単位体積あたりの運動エネルギー密度を測定する「圧力」として知られています。銀河間ガス雲は、重力が拡散をもたらす圧力とバランスを取っているため、散逸しません。もし1000の銀河からなる銀河団をガスの塊と見なすと、銀河の運動速度と検出された質量に基づいて計算された圧力は、銀河団を散逸させようとする力であり、重力によって打ち消すには十分ではありません。別の観点から見ると、銀河団の質量が分かれば、脱出速度を計算できます。ツヴィッキが指摘したように、銀河の個々の速度は、所属する銀河団の脱出速度を超えています。もし追加の力が働いていなければ、これらの銀河はすでに長い間銀河団から離れていなければなりません。銀河の星々についても同様です。したがって、この問題は現実的です。問題は、この現象の解釈にあります。
現在の天文学者の一致した答えは「暗黒物質」という名前ですが、誰もその「暗黒物質」の性質を示すことはできません。しかし、誰も疑問を呈することなく、観測された効果が、現在観測されていない成分によって生じていることを前提としています。この成分は正の質量を持ち、我々の（唯一の）宇宙に静かに存在しています。この文脈において、「不可視の地図作成」の作業はすでに始まっています。当初は、「このような銀河団には、銀河団が破裂しないようにするために、ある質量Mが存在しなければならない、あるいは、同じことですが、銀河団が生じる重力レンズ効果を説明するためには、このような質量が必要である」と言っていました。その後、マサル・アストロフィジクス研究所（私はその所属です）のアレクサンダー・ボスマのように、天文学者たちは、観測された回転曲線に合うように、性質が明確にされていない「暗黒物質のハロー」を経験的に追加しました。これは、観測結果から得られた速度の法則をこの経験的手段で再現するという意味の英語の表現です。したがって、現在では、このような暗黒物質のハローにおける物質分布を計算することが、人々の専門となっています。これを「ゼロ次の理論」と呼びます。この活動は、特別な専門知識を必要とせず、純粋に技術的なものです。この活動に従事している人々は、彼らが経験的に地図化している「暗黒物質」の性質や、それが銀河に存在する原因となるプロセスについて、何の情報を提供しようともしていません。その物質の性質や起源が分からない以上、銀河の動力学を構築することは不可能です。この会議で、アメリカ人女性が「暗黒物質（Cold Dark Matter、CDM）」をもとに銀河の形成を説明するモデルについて報告しました。これらのモデルは、当然ながらニュートンの法則（そして巨大なコンピュータ）に依拠しています。しかし、これらのモデルは、初期条件にかかわらず、形成された「プロト銀河」が非常に小さな角運動量を持つため、説得力に欠けます。したがって、これらの「新しい理論家」（ニュートンの法則＋巨大コンピュータ）が提起した問題の一つは、「銀河の角運動量はどこから来るのか？」です。これは、地図作成やシミュレーションの試みに関しても、「ゼロ次の理論」のレベルにあります。
1999年から、ジャン＝イック・メリエールやフォートなどの天文学者が、世界中の数チームとともに、6年間の作業の結果を発表しました。これは、広範なプログラムに該当します。もし宇宙に暗黒物質が存在すれば、特に銀河団に存在すれば、重力レンズ効果を生じます。極端な場合、ハッブル宇宙望遠鏡が私たちに見せてくれたような、ほぼキラーソープのような画像が生じます。銀河団の背景にある対象は、複数の画像に分裂し、場合によっては重力レンズ効果によって弧状に引き伸ばされることがあります。
このような状況では、仮に暗黒物質の集積が小さければ、銀河の画像に単なる歪みが生じ、画像に追加の楕円度が与えられ、これは光学的な効果であり、実際の楕円度に重なってきます。メリエール、フォート、およびその後に続く人々は、画像処理の方法を開発しました。この方法では、コンピュータが画像の局所的な異方性を検出します（重力レンズ効果がない場合、銀河の楕円画像の長軸はランダムに分布するはずであるという仮定に基づいています）。この方法により、このような画像を生じさせる仮想の暗黒物質の分布（3次元）を再構築できます。1999年、メリエールとフォートは、宇宙の一部における暗黒物質の分布を示すカラーマップを発表し、その範囲は数平方度の空の領域に相当しました。
この画像は「ワールド」紙に掲載され、記事の著者であるジャーナリストジャン＝フランソワ・オジェールは、「暗黒物質は存在する。なぜなら、光の進行を曲げているからである」とタイトルをつけています。
この記事へのリンク
。このように、当時は非常に印象的で、「不可視の地図作成」の始まりとして認識されていました。しかし、1年後、フォート（パリ天文物理研究所の所長で、ジャン＝イック・メリエールも所属しています）は、2000年6月号の「Ciel et Espace」誌に掲載されたインタビューで、これまで無視されてきたいくつかの問題を語りました。この方法により、研究者たちは2つの特に重要な暗黒物質の集積を特定しました（5×1014太陽質量、1000の銀河に相当し、最も重要な銀河団（しし座銀河団やコンア銀河団）と同程度の質量）。しかし、驚くことに、これらの空の領域は非常に空っぽに見えました：
このような結果は明らかに不都合であり、最初は研究者たちはそれらを無視し、それがアーティファクトであるか、または特定の周波数で発光する新しい種類の銀河団であることを期待していました。したがって、紫外線や赤外線の範囲で新たな観測が行われましたが、特に目立つ結果は得られませんでした。最終的に、フォートとメリエールはこれらの対象を「暗黒銀河団（dark clusters）」と名付け、これらが「純粋に異常な物質で構成されている可能性がある」と説明しました。この物質は、重力不安定性の現象を経験しながらも、同じ種類の物質だけを引き寄せることができるという特異な性質を持っています。2000年のインタビューでフォートは、「このようなポテンシャルの井戸が銀河やガスや電磁波を発する何らかの対象を引き寄せないのは信じられない」と述べました。以下は、フォートのインタビューの抜粋です。
2001年6月の会議に参加し、発表（「対物質対暗黒物質」）を行った私は、この会議でメリエールの発表を聞くのが非常に興味深かったです。彼は、データ処理の方法の妥当性を完全に信じていると宣言しました。その際、彼は1999年にワールド紙で1ページを占めた3Dマップをスクリーンに再表示し、2つの「暗黒銀河団」の同定を確認し、それ以来、同様の性質を持つ3つ目の対象を検出していることを追加しました。私がこれらの対象について尋ねると、彼は公に次のように答えました：
- 私はこれらの暗黒銀河団を信じていません。
これ以上詳しく聞くことはできず、私はその答えに非常に困惑しました。2つの可能性があります：彼の方法にはこれまで分析されていない誤差があり、このような不思議な対象を生じさせるアーティファクトを生じさせる可能性がある、または、彼の方法は信頼性があり、これらの3つの対象の存在は非常に深刻な疑問を提起し、このような回転で答えられないものです。また、X線観測を行う望遠鏡が打ち上げられて以来、銀河団が非常に重要なエネルギー源であり、エネルギーが約10keVであることが判明しました。この放射を高温の水素に帰着させると、その温度は1億度に達し、熱運動速度は1400km/sになります。
メリエールが述べたのは、これらの暗黒銀河団もX線を放出しないということです。
この行動の説明は、この会議のサブタイトルを再読するだけで可能です。このサブタイトルは、暗黒物質以外の解釈を許容していません。このような行動は、現代の天文学と天体物理学の世界では例外ではありません。たとえば、有名なハッブルの法則、つまり赤方偏移が源の距離に比例するという法則は、すでに長い間、教条と化しています。すべての源はこの法則に従わなければならず、偶然にこれを拒否するものは「除外される」べきです。ハルトン・アルプが「回転を妨げる者」として知られ、多くの「異常な赤方偏移」を識別したと主張したことは知られています。明らかに、彼は観測の誤りであることを認めず、従うことを拒否したため、彼は同僚によって観測を禁止され（彼らが観測時間を配分している人々）、ニューヨークに送られました。もし会議が開かれるなら、それは「ハッブル定数のより正確な定義」を目的とした「調査（surveys）」に限られるでしょう。赤方偏移の非等方性、異なる対象集団における法則の有意な変化、または特定の方向におけるほぼ周期的な変動を示すあらゆる研究は、不安を引き起こす「異端」または単に「関係ない」研究とみなされます。
この会議に発表を提出することを決めたとき、私の同僚エヴァンジェリーナ・アタナソウラ（CNRSの研究者で、私はマサル天文台に勤務しています）は、私の研究が「関係ない」と感じ、困惑しました。これは確かに物事の見方の一つですが、私はそれがやや非科学的であると感じます（ジャン＝イック・メリエールが自分の研究について述べた言葉と同じです！）。したがって、この会議で発表が許可された私の研究がほとんど関心を引かなかったり、批判されなかったことには驚きません。それは単に「関係ない」からです。2001年6月26日、私は「長バージョン」の発表資料（43ページ）を40部、および「短バージョン」（16ページ）を30部持っていました。会議が開催される会場の講堂に赴き、最初のセッションが始まる前にこれらの70枚の資料をテーブルに置き、表紙に赤鉛筆で「take me, read me」と書きました。これらの資料はすべて参加者の鞄に収められ、床やゴミ箱に残ったものは見つかりませんでした。この新たな試みにもかかわらず、200人の参加者の誰も私に接触しませんでした。その後数日間、私のセッションでの発表は完全に無視されました。このような状況に、私は少しでも良い結果を得たいと思いました。発表者は重力レンズ効果の一般的な問題に関する「調査（survey）」を行った後、彼の同僚（メリエールを含む）が最新の結果を発表しました。会話：
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最近では、私たちの宇宙に負のエネルギーを持つ成分が存在する可能性について話されることが多くなった。この成分は重力の観点から反発的な性質を持つ。このような粒子の集積が存在する場合、重力レンズ効果が生じるだろう。これは「負のレンズ効果」と呼ばれる。私は1995年に「Astrophysics and Space Science」誌に掲載された論文で、このような現象を説明したことがある。
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その場合は、正のエネルギーを持つ物質の均一分布に欠けがあることになる。
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いいえ、それとは違う。私は、負のエネルギーを持つ対象が生じる効果について考えたい。
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つまり、正のエネルギーを持つ物質の欠けがあることになる。
会話はこれで終わり、背景には問題に対して完全に無関心な会場がありました。私は最終的に参加者に次のように言いました：
- 私たちは2001年6月にいます。重力レンズ効果の分析とそれによる地図作成は、理解できない対象、つまり「暗黒銀河団」に至っています。銀河の動力学は、銀河の大部分の質量が暗黒物質のハローとして存在することを強制しています。誰もそれを検出できず、その構成や起源も説明できません。過去10年間、この暗黒物質の特定の試みはすべて失敗に終わりました。銀河団においても同様で、観測されていない物質と観測可能な物質の比率は100対1です。天文学者は、それぞれの銀河の中心に100万の太陽質量のブラックホールが存在すると予測していますが、誰もそれを観測していません。この会議で、同僚たちは私たちに「非常に大きな構造（VLS）」、つまり宇宙の大規模構造を示す継続的な画像を提示しました。明らかに、「泡のような画像」は年々確認されています。しかし、私たちが見ているように、最も進んだ数値シミュレーション、つまり「冷たい暗黒物質（CDM）」に基づくものは、フィラメント状の宇宙を生じさせ、観測とはまったく異なるものです。以下は、会議で提示された最近の画像です。
しかし、あなたはすでに8年間かけて私たちが作成した画像を見てきたはずです：
そして、それらは観測と一致しています：
なぜこれらの2つの思想の流れの間で対話が不可能なのでしょうか？
完全な沈黙。
同じ時期（2001年6月）、ブロワで、理論物理学者たちが新しい宇宙成分「暗黒エネルギー」と呼ばれるものの性質について議論していました。一部の学者によると、この神秘的な物質は物質を反発する性質を持ち、その力は「反重力」と呼ばれます。これは宇宙の約65％を占めています。なぜ「反重力」と呼ばれるのか？なぜなら、非常に高い赤方偏移を持つ超新星の観測結果が、宇宙の膨張が遅い時期に加速していることを示しているからです。
この対象にはいくつかの名前が与えられました。今日では、観測や実験で研究対象の存在を示せない科学者が、大量のラベルをつけることになることがわかります。提案された名前の一つは：
クインテッセンス
この言葉は意味があります。なぜなら、「クインテッセンス」は「第五の本質」、つまり「第五の要素」を意味するからです。この語は錬金術から来ており、物質を4つの要素（水、火、空気、土）で説明していたものです。これは第五のものです。私たちの理論物理学は中世に逆行しています。しかし、これは異常ではありません。この時代、暗黒主義が広がり、何が何であるかが分からない中で、科学者はさまざまな旗の下に集結しています。天体物理学者の旗は「暗黒物質」であり、理論物理学者たちは「超弦理論」に夢中です。したがって、現代の科学会議が神学的な集会のように見えるのは驚くべきことではありません。それぞれの信仰体系に集まる神学者たちの集まりです。
国際会議「Where is the Matter?」での私たちの発表のテキスト。
ちょっとしたユーモアを交えて