時空を超えて「パラレルワールドは存在するのか?」番組まとめ

2018年

NHKで放送されている「モーガン・フリーマン 時空を超えて」

テーマは「パラレルワールドは存在するのか?」

もし私たちと違う運命のもう一つの宇宙があるとしたら。

そこで人類は恐竜に脅かされているかもしれない。

初めて月面に降り立ったのがロシアの宇宙飛行士になったり、あるいは地球事態が瞬く間に滅びる運命かもしれない。

これらは単なる空想とは言い切れない。

宇宙には人が感じえない別の次元の現実があることを科学者たちは突き止めようとしている。

パラレルワールドは存在するのか。

[番組内容(目次)]

[序章]

[モーガン・フリーマンの話し]

[コピーは見つかるのか?]

[現実は複数ある!?]

[粒子の不思議な性質]

[量子力学の法則を実験]

[反物質はどこに?]

[宇宙のインフレーション]

[膜の様な宇宙]

[ブラックホールの中には?]

[終章]

[モーガン・フリーマンからのメッセージ]

[解説]

(番組放送順と多少前後有り)

[序章]

もし、もう一人の貴方がいて別の人生を生きるとしたら、外見はそっくりかもしれない。

でも中身は別で、二人の運命は異なる。

二人の私は普通は出会うことはない。

出会ってしまうと激しい爆発とともに消え去るかもしれない。

もう一人の自分がいる世界は存在するのだろうか。

最新の物理学はミクロな現象と広大な宇宙の双方に別次元の世界であるパラレルワールドの手がかりを見つけている。

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[モーガン・フリーマンの話し]

小学生の頃、クラスに可愛い女の子がいました。

私はその子に夢中でした。

そんな私のする事と言えば女の子が座ろうとする椅子を後ろに引いて尻餅をつかせる事。

私は自身と魅力に満ちた紳士にふるまう、もう一人の自分がいたらいいのにと思っていました。

もしいるならこの私と変わってほしいと強く願ったものです。

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[コピーは見つかるのか?]

米・マサチューセッツ工科大学 理論物理学者 マックス・テグマークの話し。

自分のコピーの様な存在が遠い宇宙のどこかに潜んでいると言う。

宇宙は無限に広がっている。

統計学上、無限宇宙では地上で起こりそうにない事が起こる。

膨大な数の石や岩を構成する分子や原子の全てのパターンは繰り返し、いつか全く同じものの存在を見つけることになる。

自分と同じ外見だけでなく、中身も同じ存在が どこか遠い宇宙にコピーとして見つかるはず。

ただ自分のコピーに出会うのは難しい。

全ての銀河は遠ざかっていて遠くへ行くほど速く遠ざかる。

ある時点で、その遠い存在は光りの速さを超える(※1)

その先はパラレルワールド。

そのパラレルワールドはミクロな小宇宙にも広がっている。

1:ここでのパラレルワールドの定義は「光りや電波で観測する事が出来ない、私たちが存在する宇宙と同じ宇宙の中にある並行宇宙」

「インフレーション>ビッグバンで宇宙が始まった事」と「ダークエネルギーによって宇宙が加速膨張している事」を前提にしている。

インフレーションで空間が広がった時の速さは光りの速さを超えていた。

そのため宇宙の初期段階で光で到達できない(光りや電波で観測できない)並行宇宙が既に存在していた。

また現在観測されている宇宙の加速膨張によって宇宙初期には観測できた場所(空間)も今では光の速さを超えて遠ざかっているため見ることができない。

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[現実は複数ある!?]

物理学者 フランク・ティプラーの話し。

ティプラーによると、あらゆる現象は量子力学で説明できる。

エルビン・シュレーディンガーの方程式は私たちの世界がいかに不確実なものであるかを説いている。

電子の様なミクロな粒子は複数の場所に同時に存在することができる。

複数の粒子が同じ時間に同じ場所に存在する事も可能。

ただし誰かがそれを見た瞬間一つの状態に固定される。

私たちが見ているものは多くの現実の中の一つに過ぎないという事。

ティプラーによると量子力学の理論をミクロな世界に限るのはナンセンスで全てのものは曖昧な確率的世界に存在する。

量子力学の世界では全てのものは誰かが見るまで絶えず複数の状態のまま定まらない。

定まった状態をもたらすのは人間が行う観察や測定と言った行為。

観察や測定をした瞬間あらゆる可能性の状態は一つに固定され、他の状態は全て消えると考えられてきた。

ティプラーは測定前の全ての存在が消えることはありえないと考える。

その点について量子力学は別の答えを示している。

幾つもの他の状態はいくつもの別次元の世界で現実になると唱える。

可能性の現実

もし、そのようなパラレルワールドが存在するならあなたの別の存在が別の状態を観察しているかもしれない。

もう一つの現実、パラレルワールドは遠くとは限らない。

その存在はすぐそばかもしれない。

無数の分身の集合体。

一つの私が存在した瞬間、別の私は影を潜める。

それはどこに。


ティプラーは自分の分身をアニメで説明する。

アニメの一枚に見える絵は実は複数のスライドが何層にも重なって構成されている。

一つのスライドが一つの宇宙。

他のスライド(別次元の宇宙=パラレルワールド)は、こちらの宇宙からは見えないけれど個々の宇宙にはそれぞれの現実がある。

一つの宇宙にいる限り別の宇宙を見る事は出来ない。

だが見えないのと存在しないのは別の事だと言う。

「私が一つの現実を選び取ったとしても、他の現実はそこに有り存在し続ける」

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[粒子の不思議な性質]

最初に登場した米・マサチューセッツ工科大学 理論物理学者 マックス・テグマークの話し。

もし全ての宇宙を同時に見渡せたら、そこには無数の私がいて周囲の世界を測定したり観察しているだろう。

その都度得られる結果は異なり時間とともに違いは増幅していく。


テグマークは、どのような物質も同時に2カ所に存在する事を証明しようとしている。

光りとは小さな粒子の集まりで、例えばレーザーポインターの光りをガラスに当てると通過したり反射したりする。

ガラスに当たった光りの粒子は通過と反射をどうやって決めているのか。

シュレーディンガー方程式は1個の光りの粒子が通過すると同時に反射もすると説明する。

光の粒子は同時に2カ所に存在する。

テグマークによると「私も粒子で出来ているのだから私も同時に2カ所に存在するはず」と言う。

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[量子力学の法則を実験]

実験物理学者 アンドリュー・クリーランドの話し。

クリーランドは量子力学の法則がミクロの世界のものだけではないと証明しようとする人物。

シリコンに埋め込まれた小さな金属片を使って実験している。

金属片は見た目には小さなものだが1兆個を超える原子で構成されているのでミクロの世界では巨大と言える。

そのクリーランドは金属片が量子力学の法則に従うことを示した。


その実験とは、極低温で外界の影響を遮断した希釈冷凍機と言う実験装置で行った。

内部は場所によって微妙に温度が異なるが1K(ケルビン)~20mK、摂氏にして-272.15℃~-273.13℃の間に保たれている(※1)

その希釈冷凍機の中に1量子というエネルギーを流し、シリコンの金属片がエネルギーを受けるか逃がすかを調べる。

実験結果で金属片はエネルギーを受け取ると同時に逃がし、2つの状態の間で振動した。

エネルギーが”0(ゼロ)”と”1”の両方の状態を取り、1秒間に60億回も振動する。

この結果は量子力学の世界が私たちの世界の隅々に当てはまる可能性を示している。

この実験に対する反響・解釈の一つとして、

巨大な銀河も同時に複数存在する可能性があると言う確率は「パラレルワールド理論」へと発展した。

※1:絶対零度は-273.15℃=0K(ケルビン)

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[反物質はどこに?]

米・SLAC(スラック)国立加速器研究所 理論物理学者 ジョアン・ヒューエットの話し。

反物質の世界。

それは物質と出会ったとたん破壊を招くパラレルワールド。

ビッグバンの時に物質と反物質は同じ量が発生したと言われている。

だが反物質の世界はまだ見つかっていない。

ヒューエットは行方をくらました反物質の足跡を追いかけている。

かつて宇宙に満ちていたはずの反物質はどこへ行ったのか。

ある粒子と質量が同じで性質が逆の反粒子である反物質。

ビッグバン直後のほとんどの反物質は物質と対消滅した。

しかし一部はどこかに存在し将来大爆発を起こすかもしれない。

ヒューエットは粒子加速器によってビッグバンのミニチュアの宇宙を再現しようとしている。

B中間子と反B中間子の対の粒子を作り、これを正面衝突させて崩壊する過程にわずかな違いが無いかを調べた。

崩壊までの時間は1兆分の1秒。

結果は崩壊までに極僅かな差があった。

反B中間子の方が僅かに速く違う崩壊の仕方をするのが分かったのだ。

この結果から「宇宙初期に反物質の方が速く無くなり物質が残った」とヒューエットは言う。


これで私たちの宇宙が安泰と結論付けるのは速すぎる。

実験で明らかにできるのは一部の反物質だけ。

2011年から反物質を追跡する試みが国際宇宙ステーション(ISS)で始まった。

AMS(アルファ磁気分光器)は何十億年前に発生した物質と反物質が衝突した宇宙線を探す。

それを解析すればビッグバンで生じたパラレルワールド、反物質で出来た宇宙の姿が明らかになるかもしれない。

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[宇宙のインフレーション]

米・スタンフォード大学 天文学者 アンドレイ・リンデの話し。

私たちが気づかない別次元の宇宙は他にも存在する。

それは、この宇宙の運命を支配するパラレルワールド。

もし、この宇宙の他に別次元の宇宙が存在しても見る事は出来ない。

それでも追い求めるのは、この宇宙の存在の謎が解けるかもしれないから。

宇宙はどのように誕生し、どの様に終わるのか。


リンデは私たちの宇宙が衝撃的終わりを迎えると信じている。

この宇宙を生み出した力が別の宇宙を生み出し私たちの世界を破壊する。

リンデのこの考え方は宇宙のインフレーションに基づく。


何百年もの間、科学者は何故宇宙はどの方向を見ても ほぼ同じように見えるか疑問に思っていた。

これほど均質な宇宙になるにはビッグバン以外の力が働いたと考えた。

ビッグバン理論は宇宙の始まりのサイズが角砂糖ほどの大きさだったとしている。

仮に全ての銀河がビッグバンという巨大で無秩序な爆発から生まれたとする。

その爆発エネルギーは10の85乗Tonのエネルギーが必要で信じがたい。

そこで別の説明を試みたのがインフレーション理論。

ビッグバンの直前に宇宙が急激に膨張したと言う説。


リンデはその説を写真を使って例える。

角砂糖ほどの初期の宇宙は無秩序なエネルギーの塊。

性質の異なる幾つもの部分に分かれ色分けした角砂糖の様なもの。

そのカラフルな角砂糖が膨張すると、どんな小さな部分も写真の様に引き伸ばされる。

私たちのような小さな存在は白やピンクの様な均一に見えるだけ。

多くのインフレーション理論は宇宙が永遠に膨張を続けると示唆している。

それに対しリンデは、ある小さな一部でインフレーションを起こし新たな宇宙を膨張させると言う。

その新たな宇宙の膨張は私たちの宇宙に押し寄せてくる。

宇宙を泡に例えるなら別の泡(下の図で左下の点)が別の物理状態で膨らみ(下の図の黄色の広がり)、私たちの泡(下の図で右下の赤い点)を破壊すると唱える。

リンデの説が正しければ「私たちの宇宙は非常に危ういもの」

宇宙が真空崩壊のイメージ図

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[膜の様な宇宙]

米・プリンストン大学 物理学者 ポール・スタインハートの話し。

スタインハートはリンデと反対の意見を持つが、元々はインフレーション理論の提唱者の一人。

だが、今は違う考えを持っている。

彼はかつては宇宙に終わりが無いと考えていた。

しかし、そのような理論には限界があると考えるようになった。

時間とともに膨張を終えた宇宙の断片が増えていくが、その一方で宇宙の膨張は続いている。

問題は膨張を終えた宇宙の断片が全て異なる性質を持つ事。

それは物理的・宇宙論的にありとあらゆる性質の場所が無限に現れ増え続けることになる。

そのような理論は何でもありになり無意味で宇宙に関して何かを証明したことにならない。


スタインハートは全く異なる視点から宇宙に隠されたパラレルワールドの研究を始めている。

私たちの感覚では捕えられない我々の宇宙に隣接する第四の空間的次元に関するもの。

それは宇宙に埋め込まれた膜の様なもの。

隣り合った膜どうしの距離は1兆分の1兆分の1cmほどの距離。

この膜の様な宇宙を「ブレーンワールド(※2)」と呼んだ。

「ブレーンワールド」という宇宙モデルによれば私たちの宇宙は柔らかな三次元の膜の上にある。

四次元目の世界は極めて近くに有りながら私たちの世界と交わらない独立の存在。

相互作用が全くないわけではなく互いに引き合い衝突する事があると考える。

衝突の際はそれぞれの運動エネルギーが大量の高温の物質や放射へと転換され辺りに充満する。

これこそがビッグバンかもしれない。

参考サイト

ウィキペディア ブレーンワールド

※2:ブレーン(膜)ワールド(世界=宇宙)理論は我々が認識している3次元≒4次元時空はさらに高次元=4次元・5次元時空の膜の上に存在しているとする考え方。

この理論では高次元に存在する複数の膜(それぞれの宇宙)では素粒子などの物質は元の膜に閉じ込められているが重力だけが余剰次元へ染み出すことができると考える。

この染み出した重力がダークマターであると考えている。


ビッグバンは時空の始まりではなく衝突かもしれない。

私たちのすぐそばにある4つ目の次元はこの宇宙と異なる物理法則で成り立っている。

スタインハートはその未知なる領域を確かめる方法があると思っている。

別次元にある物質を見たり触れたりできないが、その重力は感知できると言う。

近年の科学者は全ての銀河の周りに「目に見えない巨大重力源を持つ物質」=ダークマターがあると考えた。

ダークマターは別次元の宇宙の物質なのか。

謎を解くカギはブラックホールの中心にあると考えている。

どちらかの膜の上で多くの物質が集まり重力場が大きくなると、もう一つの膜は1カ所をピン(鋲)でとめたようになる。

このつなぎ目がブラックホール。

ブラックホールの中心部はこの二つの膜の接点。

ダークマターの正体を突き止めればブラックホールの向こう側であるパラレルワールドを見ることができるかもしれない。


今から400年前は地球が宇宙の中心だと言われていた、

しかし、それより100年前に真実を見抜いた天文学者がいる。

地動説を唱えたコペルニクス。

しかしコペルニクスは一つの疑問を残した。

宇宙の中心はどこなのか。

その問いに答えようとする独創的研究者がいる。

彼によると私たちの宇宙の中心はパラレルワールドへの入り口でもあると言う。

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[ブラックホールの中には?]

ポーランド 物理学者 ニコデム・ポポラウスキの話し。

ポポラウスキはブラックホールの構造やメカニズムを研究している。

ブラックホールには事象の地平面があり、そこから中は光りさえも出られない。

また、ブラックホールの中心は重力が大きすぎて星自体を小さな点に圧縮してしまう。

この中心を特異点と呼ぶ。

ポポラウスキは特異点を理解できないのは言い訳だと言い、その謎を解明するためより単純なメカニズムが無いかを調べた。

注目したのはアインシュタインが時空の歪みと呼んだメカニズム。

関連記事

コトバンク 事象の地平面

ウィキペディア (重力の)特異点


例えるなら、

タオルを広げて四隅を固定しておく。

このタオルが空間だとして、そのタオルの中心に太陽に見立てたボールを入れるとタオルは重みで歪む(沈む)=重力による歪み。

そこへ地球に見立てた小さいボールを転がしいれるとボールは この歪みに沿って回ろうとする。

これが大きな重力源に対して惑星や衛星が公転をする理屈。

時空の歪みの図

そして重力による歪みの他に、時空には「捻(ね)じれ」が存在すると言う。


アインシュタインと数学者のエリー・カルダンは物質によって時空が捻じられることがあると考えた。

ただ捻じれの影響は小さく測定できなかった。

ポポラウスキは捻じれの理論をブラックホールの巨大重力場に当てはめて考えてみた。

ブラックホール内部で物質は高速で回転するため、そこでは時空が激しく捻じれると予想された。

事象の地平面を通った物質が竜巻のように回転しながら落ちていく。

ブラックホールの中は物質の密度が高いため捻じれはさらに大きくなり、重力に対抗して激しい回転を生み出す。

渦巻く物質は最終的にどうなるのか。


ポポラウスキはブラックホールの中心には開口部があり、物質が激しく放たれていると考えている。

物質は消えたりせずエネルギーは保存される。

全ての物質はブラックホールの中心から反対側に達し、ホワイトホールと呼ぶべき場所で新たな宇宙を創る。

全てのブラックホールにこのようなメカニズムがあるとすれば、この宇宙も別の宇宙のブラックホールから誕生したと考えられる。

ポポラウスキはビッグバンとは「別の宇宙でブラックホールに落ちた天体がホワイトホールとして噴き出す現象」だと考えている。

もしそうだとすれば この宇宙は親と言うべき宇宙と結ばれているはず。

二つの宇宙を結ぶべき「へその緒」の様なものが有るはずで、そこが宇宙の中心。


ブラックホールの先は別の宇宙かもしれない。

ならばブラックホールを通じて別の宇宙(パラレルワールド)にメッセージを送れるのではないか。

ブラックホールに入った物質はエネルギーへと完全にバラバラにされる。

原子も引き裂かれるが全て無くなるわけではない。

情報は引き裂かれてもブラックホールの中に存在し、やがてホワイトホールから出てくる。

いつか誰かが、その情報を解読するかもしれない。


実はその情報は既に届いているかもしれない。

候補の一つがガンマ線バースト。

ガンマ線バーストはビッグバンに次ぐ巨大爆発現象で強烈な光を発する。

しかしガンマ線を放出するメカニズムはよく分かっていない。

ポポラウスキは私たちの宇宙の元になった別の宇宙から届いているかもしれないと考えている。

最近の発見で何百もの銀河団が同じ方向に流されている事もブラックホールとの関係があると考えている。

物質が回転しながらブラックホールの中に落ちると、押し出されるときに回転からくる特別な方向性を持つ。

ただし、証明には難解な数学的計算が必要。

関連記事

ウィキペディア ガンマ線バースト

※3:γ(ガンマ)線バーストは現在のところ候補として一番に上がっているのは太陽の30倍以上の質量を持った恒星の最後に起きる超新星爆発>ブラックホール生成の過程で放出されると見られている。

この天体現象が起こるのは一つの銀河で数百万年に1度の割合と確率が低く、謎はまだ多い。

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[終章]

パラレルワールドはファンタジーではない。

多くの研究者が一生をかけて挑む科学的理論。

パラレルワールドは現実が一つではない事を教えてくれる。

人は常に一つの結果だけ認識する。

他の選択肢はなかったことになるが、貴方の分身は反対の結果を認識している。

かつてSFに属していた話だが今では科学。いずれ画期的な答えが見つかるだろう。

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[モーガン・フリーマンからのメッセージ]

宇宙という言葉は存在する全てのものを意味します。

しかし、この宇宙の他にも存在は広がっていて、もう一つの地球もう一人の貴方や私が存在する可能性があります。

自分の分身が自分の代わりにどんな夢を実現しているか見てみたいものです。

しかし忘れないで。

貴方はもう一人の貴方の夢を生きているのかもしれないのです。

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