私たちの計算によれば、宇宙は約 140 億年前に誕生したはずです。ほんの一瞬ですが、その後非常に急速に拡大しました。私たちは今日に至るまでこの影響を目にしていますが、現時点では拡大はまだ進行していますが、よりゆっくりと進行しています。すべての原因は大爆発だったと言われている。私たちはそれをビッグバンと呼んでいます。しかし、彼は本当に存在したのでしょうか？それとも間違った道を進んでいるのだろうか？ 2 つの研究では代替理論を検討し、シナリオについて合意することができました。
ビッグバン: 宇宙の始まりに関する唯一の理論ではない
ビッグバンに代わるさまざまな選択肢があります。ビッグバンに加えて、ビッグバウンスについて話す人もいます。後者の理論では、宇宙が最大まで膨張したときに物質の収縮が繰り返されます。それは、私たちが現在住んでいる宇宙はいつか崩壊しますが、その後新しい宇宙が形成されることを意味します。同時に、これは、私たちが確かに宇宙の最初のバージョンにも最後のバージョンにも生きていないという結論につながります。
ビッグバンとビッグバウンスの代わりに、始まりも終わりもないということもあります。宇宙は単純です。しかし、ここには答えのない疑問がたくさんあります。なぜ宇宙は一定の速度で膨張しているのでしょうか?宇宙の出現を部分的に遡って、ビッグバンの直前まで遡ることもできます。ずっとそこにあったのなら、なぜそんなに変わってしまったのでしょうか？
しかし、ビッグバン自体にも矛盾があります。以前のモデルは、ビッグバン後の宇宙の一様な膨張を想定していました。最初はとても速かったです。時間が経つにつれて、膨張速度は遅くなり、宇宙は寒冷化しました。しかし、ビッグバンの前に、膨張が起こるまですべての質量が集中していた無限密度の小さな点（特異点）があったと仮定すると、時間からの一様な輝きも認識されるはずです。しかし、いわゆる宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) は不規則であり、あたかも特異点や均一な爆発がなかったかのようです。
CMBはビッグバウンスの兆し？
この偏差は、大きな反発の兆候として扱うことができます。 CMB の変動は、以前に進化した宇宙が存在し、同じエネルギーから新しい宇宙が出現する前にそのすべての不規則性とともに崩壊したのであれば、非常によく説明できます。さらに、ビッグ バウンスでは、想像を絶する数学的に不合理な特異点も除外されます。
大きなバウンスがあったかどうかは、いわゆるバイスペクトルのトレースによって証明できます。これにより、進化前の宇宙を示唆するマイクロ波背景の手がかりが明らかになるはずです。サイエンティフィック・アメリカンは物理学者イワン・アグロの言葉を引用し、「もし観察されれば、バイスペクトルは強打ではなくジャンプの存在の証拠となるだろう」としている。
アグロ氏と彼のチームによる数学的計算は、ビッグバン代替案の場合にバイスペクトルがどのようになるかを示しています。しかし、現実と比較すると、この領域には認識できるパターンがないことが証明されています。これにより、ビッグバンはビッグバウンスよりもはるかに現実的になります。
ダイナミックな宇宙の証拠を望んでいたアグーロにとって、これは喜ぶべきことではありません。ただし、この発見はビッグバウンスが完全に排除されたことを意味するものではありません。さまざまな要件で動作する他の多くのモデルがまだ実行中です。
始まりさえありましたか？
冒頭で述べたように、ビッグバンに代わるビッグバウンスに加えて、そもそも始まりがなかった可能性もある。宇宙は単に常に存在していた可能性があり、永遠に存在する可能性があります。しかし、このシナリオでも、サイクルとジャンプが発生します。 「[宇宙]は、無限のサイクルにわたって継続し、さらに無限のサイクルにわたって継続する一連のジャンプで構成されています。そして、そのような宇宙には始まりがないので、ビッグバンや特異点も存在しません」とサイエンティフィック・アメリカンは理論を提示し続けています。
しかし、ここではいわゆるエントロピーが問題を引き起こします。これは、粒子システムの無秩序を説明する物理量です。膨張する宇宙 (起源は問題ではありません) では、時間の経過とともにエントロピーが増加します。これは、「過去を調べれば、エントロピーは減少するはずだ」ということも意味します。
常に存在し、すでにいくつかのジャンプを経た宇宙では、私たちが星や銀河を持っているほぼ現在に至るまで、エントロピーは増加し続けます。過去に遡れば、最終的には宇宙が絶対的に秩序づけられた地点に到達することになります。そして、ビッグバン理論に戻ります。なぜなら、特異点ではエントロピーはゼロだからです。
最初にビッグバンが起こり、その後バウンスが起こりましたか?
バッファロー大学の物理学者ウィリアム・キニー率いる研究者たちは、物理的および数学的な観察データを評価した結果、この結論に達しました。彼は、「宇宙について何か根本的なことを示したような気がする。つまり、おそらく宇宙には始まりがあったということだ。しかし、これはまだ私たちが宇宙の最初のバージョンに住んでいないことを意味しているのかもしれない。」
これは、ビッグバンの理論とジャンプする宇宙の理論を統合し、2 つの別々の陣営を互いに結び付ける方法である可能性があります。たとえば、宇宙学者のネルソン・ピント＝ネトは、2 つの研究が本来の種類のバウンス モデルを除外しているが、それでも正しい軌道に乗っている可能性があることを認めています。
「存在は事実だ。私たちは皆、今ここにいます。非存在は人間の心を抽象化したものです。そのため、創造された宇宙よりも、昔から存在する【循環宇宙】の方が単純だと思います。しかし、科学者として私は両方の可能性を受け入れなければなりません。」
出典：サイエンティフィック・アメリカン