多元宇宙の存在は科学者によって確認されていますが、母なる宇宙の性質はどのように説明できるのでしょうか?

マルチバースという概念について聞いたことがある人は多いと思いますが、多くの人はそれを単に SF 映画の中の概念であり、私たちの現実の世界とはかけ離れていると考えています。実際、多元宇宙は単なる空想ではなく、私たちの世界が多元宇宙であるという証拠を発見した科学者もいます。最近、物理学者のグループが多元宇宙の存在を実験的に確認しました。これは、私たちの宇宙が親宇宙の中にある単なる泡にすぎないことを意味します。そして、こうしたバブルの世界は次々と出現し続けます。 2023年5月9日にコーネル大学が発表した研究では、磁性流体の実験で、永遠のインフレーション理論によって予測された多元宇宙が現実である可能性があることが発見されたと主張している。驚くべきことに、他の複数の研究でも多元宇宙の存在が示されているため、この実験は多元宇宙の存在を裏付ける唯一の証拠ではありません。英国のダラム大学の2017年の研究は、ビッグバンによって生成された宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の中で、特に冷たい領域、特に他の宇宙から来た可能性のある巨大な円形の「コールドスポット」が観察されたことを指摘しました。私たちの宇宙の近くで形成されました。これらの宇宙はビッグバン中に私たちの宇宙と重力相互作用を起こし、これらの痕跡を残した可能性があります。

多元宇宙とは一体何なのか疑問に思われるかもしれません。多元宇宙は永遠のインフレーションモデルから来ています。それは場の量子論の予測と一致しており、より論理的に健全であり、宇宙のビッグバンモデルに直接関連しています。ビッグバン理論によると、私たちの宇宙は 138 億年前に非常に高密度で非常に小さな特異点で形成されたとされていますが、この特異点がなぜ爆発したのか、宇宙のエネルギーがどのように生成されたのかについては、まだ明確な疑問はありません。したがって、ビッグバンモデルにはいくつかの不完全な点があります。そこで、1981 年に上記の問題を解決するために宇宙インフレーション理論が提案されました。インフレーション理論によれば、宇宙は誕生後 10^-36 秒から 10^-32 秒の間に指数関数的な膨張を経験しました。この非常に短い期間で、宇宙の体積は最初のゼロからほぼ 10の78 倍に急速に増加しました。つまり、宇宙の体積は、最初のゼロから、私たちが観測する宇宙のサイズ、またはさらには宇宙のサイズまで膨張しました。なぜ宇宙はインフレーションを起こすのでしょうか？その理由は、宇宙の初期段階では、空間内にスカラー場の形をしたインフレーション場が存在していたからです。これは暗黒エネルギーとみなすことができ、このときの真空は膨大なエネルギーに満たされているため、この真空を擬似真空と呼びます。 10^-36 秒から 10^-32 秒の間、​​真空エネルギーによって空間が膨張します。インフレーションが止まると、真空エネルギーが減衰して他の物質や場が生成され、この段階が宇宙の加熱段階であり、いわゆるビッグバンの始まりです。

真空エネルギーが解放されると、宇宙の膨張速度は大幅に遅くなりますが、それでも宇宙は膨張し続けます。これは、インフレーション場のエネルギーの一部がまだ真空中に残っているためです。これが私たちの考えです。今はダークエネルギーと呼んでください。暗黒エネルギーは依然として空間の膨張を引き起こします。インフレーション理論を使えば、真空エネルギーの崩壊から生じるビッグバンの熱状態の起源を理解できます。現時点では、0 秒から 10-36 秒の間に何が起こったのかはわかりませんが、インフレーション理論の出現により、ビッグバン モデルはより完全なものになりました。しかし、1986 年に、アラン・ガスのインフレーション理論は 3 人の物理学者によって永遠のインフレーション理論に発展しました。この理論に基づいて、次のような予測が得られます。宇宙のインフレーションはまだ止まらず、まだ続いています。新たに生成された空間には、同じ量の真空エネルギーがあります。宇宙のどこかでインフレが止まると、バブル領域が形成されます。このバブル領域が大爆発を起こし、バブル宇宙が誕生した。私たちが住んでいる宇宙は、数多くあるバブル宇宙のうちの 1 つです。

永遠のインフレーション モデルを理解するには、なだらかな丘の斜面を転がる小さなボールを想像してください。丘の底は谷になっており、ボールは丘の斜面にある位置エネルギーを持っています。この状態は、真空エネルギーに満たされた宇宙、すなわち擬似真空にたとえることができます。当然、ボールは安定した状態ではなく、時間が経つとやがて谷を転がり、エネルギーを放出して安定した状態になります。これはインフレの終焉を意味します。真空がエネルギーを放出すると、他の粒子や場が生成され、高温のビッグバンが発生します。真空中のインフレーションフィールドが古典的である場合、ボールがいつ丘を転がり落ちるかを決定できるため、問題は比較的単純になります。宇宙全体を転がり落ちてしまえばインフレーションは終わり、宇宙は一つしか形成できなくなります。ただし、インフレーション場は量子場であり、ボールは巨視的な物体ではなく、量子力学によって制御されます。そのため、ボールが丘を転がるタイミングは不確実で、丘の上を行ったり来たりに変動します。それは 1 秒未満の場合もあれば、2 秒の場合もあり、いつでも可能です。したがって、宇宙のインフレーションの地域が異なれば、インフレーションが終了する時期も異なります。宇宙がすぐに誕生する空間もあれば、長い時間がかかる空間もある。時間が経つと、宇宙はこのようなバブル宇宙をたくさん生み出します、それが多元宇宙です。

では、私たちは他の宇宙と通信できるのでしょうか?明らかにこれは不可能です。各宇宙の空間は光の速度よりもはるかに速く膨張しているため、2 つの宇宙間ではいかなる情報も交換されません。したがって、多元宇宙の存在を証明するには、間接的な証拠を探すしかありません。一部の科学者によると。多元宇宙が創造されたとき、宇宙は互いに非常に接近していたので、離れる暇はありませんでした。これにより重力相互作用が生じ、宇宙マイクロ波背景放射にコールドスポットが残ります。コールドスポットは強い重力の結果であることがわかっています。そこで、『Physical Review Letters』および『Physical Review D』に掲載された研究論文によると、宇宙マイクロ波背景放射でコールドスポットが発見されており、これはおそらく近隣の他の宇宙によって引き起こされたものと考えられます。しかし、この問題についてはコンセンサスがありません。ほとんどの科学者は、これらのコールドスポットは多元宇宙の証拠ではなく、古代の超銀河団の重力の痕跡であると信じています。では、多宇宙の存在の可能性をどのように証明すればよいのでしょうか? 1 つの方法は、量子現象を利用して、以前に説明したインフレトン場の挙動を再現することによって、地球上に量子多元宇宙を作成することです。私たちが実験室で観察した量子現象がこの量子ボールの予測と一致している限り、それは初期インフレーション場が私たちの予測に従って発展する可能性が高いことを意味します。

コーネル大学は、多元宇宙の存在を証明する最初の実験結果である研究を発表しました。実験は2023年5月9日に行われ、研究対象として磁性流体が使用されました。これらの流体が準安定状態から基底状態に遷移するとき、ボールが丘を転がり落ちる過程と同様に、インフレトン場の崩壊過程と非常によく似た挙動を示します。これは一般に永遠のインフレーション理論の予測と一致しますが、実験は線形で一次元です。多宇宙の存在を証明したい場合は、やはり 2 次元および 3 次元の実験を行う必要があります。そこで科学者たちは別の実験を行っています 量子物理学では、原子が極度に低い圧力と温度に達すると、原子の波動関数がコヒーレンスを発達させ、すべての原子が最低の同じ量子状態になります この現象はボース・アインシュタイン凝縮と呼ばれています研究者らはまた、これらの凝縮した雲の中で小さな真空の泡が形成されることも観察した。データの観点から見ると、これらのマイクロ真空泡は宇宙の泡の生成に似ています。科学者らは現在、カリウム原子を使って同様の実験を行っており、来年その結果を発表する予定だ。つまり、多宇宙は論理的に理にかなっているので、非常に可能性が高いのです。多元宇宙が本当に存在するなら、私たちの「母なる宇宙」はどのようなものでしょうか?

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