全宇宙を静かに支配するものは何でしょうか?

定数の不思議な値

夜空を眺めながら、生命、星、惑星、そして人類に至るまで、宇宙がなぜ今のような形で存在しているのか、私たちはしばしば不思議に思います。しかし、宇宙のあらゆるものが、自然の基本定数と呼ばれる特別な数の集合によって支配されていることに気づいている人はほとんどいません。

これらの数値は人間が発明したものではなく、宇宙の力と物質が相互にどのように相互作用するかを表す固定値です。

たとえば、真空中の光の速度は常に約 299,792,458 m/s であり、重力定数 G は 6.674 x 10⁻¹¹ m³/kg/s²、電子の質量は 9.1 x 10⁻³¹ kg です…

これらの数字は、ほんの少しでも変化すれば宇宙を完全に変え、生命さえも消滅させる可能性がある。大きな疑問は、なぜこれらの数字が同じ値を持つのか、どこから来たのか、単なる偶然なのか、ということだ。

物理学のおかげで、私たちは石の落下から宇宙全体の膨張に至るまで、世界を記述するための非常に正確な方程式やモデルを構築することができます。しかし、それぞれの方程式には、いくつかの入力値、つまり定数が必要です。

これらは現代物理学の建物を支える「梁」のような存在です。しかし不思議なことに、現在の理論ではそれらがどこから来るのかを説明できません。科学者たちは実験値を測定し、それをモデルに組み込むことしかできません。

ボールの運動をシミュレーションしていると想像してみてください。ニュートンの法則を使って作用する力を記述することはできますが、「重力の強さ」を知る必要があります。これはモデルから得られるものではなく、現実世界で測定する必要があります。

同様に、電磁力の強さ、プランク定数、素粒子間の比率などの定数はすべて、現在の理論的根拠からは計算できない「与えられた」パラメータです。

定数は本当に「不変」なのでしょうか?

物理学者が「これらの数字は本当に「定数」なのか、つまり決して変化しないのか」と問うと、問題はさらに興味深いものになります。

もしそれらのいずれかが、時間、空間、または物理的状況によって、たとえわずかでも変化するならば、それはそれらが真に根本的なものではなく、単にまだ探求されていないより深い理論の現れであることを意味します。

これを検証するために、科学者たちは地球と宇宙の両方で、数多くの高精度実験を計画しました。実験室では原子時計が使用されました。原子時計は非常に精巧な装置で、原子振動の微細な変化を検出し、微細構造定数（FSC）などの定数の時間変化を追跡することができます。

現在までに測定精度は10億分の1年の変化を検出できるレベルに達していますが、まだ大きな変化は記録されていません。

天文学の観点から、研究者たちは地球から数十億光年離れた極めて明るい天体であるクエーサーからの光を観測します。また、宇宙形成の初期段階からの光が残された宇宙マイクロ波背景放射（CMB）も分析します。

ここでの考え方は、もしこれらの定数が遠い過去に変化していたとしたら、遠くの天体からの光は影響を受け、差異を示すはずだというものです。しかしながら、観測は依然としてこれらの定数の奇妙な安定性を示しています。

これらが定数であると100%確信できるわけではないことに注意することが重要です。変化が検出されなくても、あらゆる測定には常にある程度の不確実性が存在するため、定数が変化している可能性は常に存在しますが、その変化率は検出できないほど小さいのです。

宇宙にはまだ多くの謎が残っています。

基礎定数は単なる数字ではありません。宇宙全体の存在を形作る基礎です。力の相互作用、原子の形成、星の燃焼、そして生命の進化を決定づけるものです。

これらの数字がほんの少しでもずれていたら、宇宙は空っぽで、混沌としていて、あるいは今日私たちが目にしているように生命がまったく存在しない状態になっている可能性があります。

しかし、科学は「なぜそうなるのか」をまだ説明できていません。これらの定数は偶然の結果なのでしょうか？それとも、私たちの現在の理解を超えた、より深い宇宙論の現れなのでしょうか？

私たちはまだ答えを見つけていないかもしれないが、それについて問い続け、学び続けることで、相対性理論や量子力学がかつて20世紀の科学を揺るがしたように、人類を現代物理学の大きな転換点へと導くことができるかもしれない。

出典: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/thu-gi-am-tham-chi-phoi-ca-vu-tru-20250525082833517.htm

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