科学界で広まっている伝説によると、英国の物理学者ケルビン卿は 1900 年に、当時の物理学ではこれ以上発見できるものは何もなく、それ以来、科学はますます正確な測定によってのみ改善されるだろうと述べました。しかし、ケルビンの声明が反駁されるまでには数十年かかりました。
20 世紀前半、アインシュタイン、プランク、ボーア、ハインセンベルクなどの重要な人物によって量子物理学の基礎が築かれ始めました。その後、私たちはすでに宇宙についてすべてを知っているとあえて繰り返す人はいませんでした。そして、科学の進歩により、理解する必要のある新しい領域がますます開かれています。
証拠が欲しいですか？それでは、科学ではまだ完全には解明されていないいくつかの謎を見てみましょう。
1. 暗黒エネルギーと私たちの宇宙
重力によってあらゆるものが宇宙の中心に向かって押しやられるにもかかわらず、宇宙は膨張し続けます。これを説明するために、天体物理学者は、重力に対抗する目に見えないエネルギーの存在を示唆しました。
ダークエネルギーとして知られるこの宇宙定数は、空間自体の固有の特性と考えられています。宇宙が膨張するにつれて、より多くの空間が生成され、その結果、より多くの暗黒エネルギーが生成されます。
それだけではありません。宇宙の膨張率の観察に基づいて、科学者は宇宙の 70% 以上が暗黒エネルギーで構成されていると推定しています。しかし、このエネルギーの存在を実際に確認する方法は誰も知りません。
2. 暗黒物質は宇宙の 84% を占める
私たちの宇宙についてもう 1 つの興味深い点があります。私たちの宇宙に存在する物質の 84% は光を放出せず、光を吸収することさえありません。いわゆる暗黒物質は直接見ることができず、間接的にはまだ検出されていません。しかし、科学者たちは、目に見える物質に加えて、宇宙の放射線と構造に作用する重力の効果のおかげで、この物質の存在を信じています。
この種の物質は、「Weakly Interacting Massive Particles」の頭字語である WIMP として知られる粒子で構成されていると考えられています。しかし、現在までのところ、これらの粒子はいずれも検出されていません。
3. 並行世界は存在しますか?
新しい宇宙の拡張と創造: 赤い X はインフレーションの終わりを示します (画像ソース: Starts With a Bang )
そして、地球上にはすでに十分な問題がなかったかのように、科学者たちは多元宇宙、つまり、互いに接触することなく共存するいくつかの並行宇宙の概念を思いつきました。この考えを裏付ける理論の 1 つについて詳しく知りたい場合は、記事「 を読んでください。 ”。
4. なぜ反物質よりも物質が多いのでしょうか?
これは、答えがまだ出ていない質問の 1 つです。私たちは、物質の粒子が対応する粒子に出会うと、両方とも消滅することを知っています。しかし、多くの人は、ビッグバン中に同量の物質と反物質が形成されたと信じています。
しかし、それが本当に起こった場合、陽子は反陽子によって消滅し、中性子は反中性子によって消滅することになるでしょう。宇宙は創造されず、この記事を読んでいるあなたも存在しなかったでしょう。したがって、宇宙には反物質よりもはるかに多くの物質が存在すると推測されています。しかし、もしこれが本当であれば、なぜすべてがこのように起こったのか、誰も説明できません。
5. 宇宙の運命
宇宙は膨張しています。しかし、このプロセスに終わりはあるのでしょうか？この可能性にはいくつかの答えがあり、基本的に、それは値が未知の変数、つまり空間内の物質とエネルギーの密度の尺度に依存します。これに基づいて、宇宙の形を明確に決定することができるでしょう。
宇宙は球体のように閉じることができますが、そのような暗黒エネルギーが存在しない場合、ビッグバンとは逆のビッグクランチとして知られるプロセスで、最終的には再び縮小し始めます。もし本当に暗黒エネルギーが存在するなら、この球状の宇宙は永遠に広がることになる。
あるいは、宇宙は馬の鞍の表面のように湾曲していて開いているのかもしれません。これが事実であれば、宇宙はビッグフリーズとビッグリップとして知られる 2 つのプロセスに向かっている可能性があります。つまり、まず、宇宙の加速によって銀河や星が引き裂かれ、物質が冷えて放置されることになります。その後、加速度は非常に大きくなり、原子の元素をその位置に保持する力を超えて原子を完全に破壊することさえあります。
最後に、宇宙は全方向に広がるテーブルに似た平面構造を持つ可能性があります。このモデルに暗黒エネルギーが存在しない場合、宇宙は膨張の加速を完全に停止するまで徐々に減少させます。しかし、もしダークエネルギーが存在すれば、ビッグリップによってすべてが破壊されてしまうでしょう。
6. 測定は量子波を破壊する
素粒子の世界は不思議です。物理法則は異なり、私たちの基準からするとすべてが非常に奇妙に動作します。そもそも、粒子は小さな球のように振る舞うのではなく、一定の領域を占める波のように振る舞います。したがって、粒子の位置や速度などの特性は、粒子が占めることができる値の範囲である確率で測定されます。
しかし、粒子の特性の 1 つを正確に測定しようとすると、予期せぬことが起こります。たとえば、粒子は波動関数ではなくなり、単一の位置または速度を持つようになります。しかし、この波がどのように、そしてなぜ壊れるのかは誰にもわかりません。
出典: 人生の小さな謎
*初版は 2012 年 7 月 5 日に公開されました。
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