私たちの宇宙は多元宇宙に属するほど特別ではないかもしれない

地球上の生命が今のような形で機能するには、驚くほど多くのことがうまくいかなければなりませんでした。重力の小さな変化、または別の基本的な力の微調整が、私たちの宇宙と完全に居住不可能な宇宙との違いを生んだ可能性があります。

この考えから、一部の科学者は宇宙の比喩的なダイヤルやノブを調べ、銀河、惑星、生命などの複雑なシステムが、本来そうである必要のないときになぜ形成できたのか、いわゆる「宇宙の微調整」について考えるようになった。Foundational Questions Institute が発表した新しいレポートでは、宇宙が微調整されているかどうか、そしてそれが何を意味するのかという進行中の議論における最近の重要な節目について説明している。

宇宙には、重力の強さや宇宙の膨張速度を測る宇宙定数など、宇宙がどのように形成されたかを規定する固定された特性が数多くあります。物理学者は、これらの値がなぜそうなっているのかを少なくとも 1 世紀にわたって考え続け、数十年にわたってこの疑問に対する科学的な答えを見つけようとしてきました。

理論モデルに基づき、宇宙の多くの基本定数のうちの 1 つが大きく異なっていたら、生命は形成できなかっただろうと主張する科学者もいます。これはジレンマにつながります。宇宙がたまたま生命に必要なすべての正しい値を持っていた可能性が極めて低い場合、なぜそのように機能したのでしょうか。

この問いが持つ意味は深いが、この分野はまだかなりニッチだ。「物理学者のほとんどは、ファインチューニングについて深く考えたこともないし、聞いたこともない」と、オーストラリアのシドニー大学シドニー天文学研究所の宇宙学者で天体物理学者のジェラント・F・ルイス氏は言う。同氏はこの報告書には関わっていないが、「物理学の大半はこの宇宙に焦点が当てられている」からだ。ルイス氏は例外で、2016年にファインチューニングに関する本を共著している。議論は二極化しており、すぐに科学よりも哲学に根ざしたものになりかねないと同氏は言う。

科学者の中には、この偶然の一致に困惑しない人もいる。他の科学者にとっては、弦理論によって可能になった「マルチバース」という概念が、このジレンマを説明する人気の方法となった。無限に多くの宇宙があるのなら、そのうちの 1 つが生命にとって最適な条件を備えているとしても、それほど驚くべきことではない、というのがその理屈だ。しかし、弦理論は極めて推測的なものであり、一部の科学者は、マルチバースが存在するかどうかをテストする方法がないため、マルチバースは非科学的であると考えている。

神学者や一部の科学者は、微調整論を用いて、宇宙は生命が形成されるために創造されたに違いないと示唆してきた。しかし、この分野の最近の研究では別の代替案が提示され、微調整自体が幻想である可能性が示唆されている。これは、おそらく異なる可能性のある宇宙の分析における大局的な視点の欠如によるものである。また、一部の科学者は、この宇宙は生命を生み出したが、生命にとって最適な環境ではないと主張している。

「私たちが考えていたほど単純ではないのかもしれません」と、カンバセーションの科学編集者で、ファウンデーション・クエスチョンズ・インスティテュートのレポートを書いたフリーランスジャーナリストのミリアム・フランケルは言う。こうした大きな疑問に踏み込んでいくと、「物理学には実際にどれだけ欠けているか」に気付く、とフランケルは言う。物理学者はまだ「万物の理論」を十分に確立できていない。たとえば、昨年のミューオン g-2 実験の結果から、一部の科学者は、潜在的で画期的な自然界の 5 番目の力について語っている。

多元宇宙論は一部の人にとっては魅力的だが、実際には微調整の議論を一段階引き上げるだけだとフランケル氏は報告書に書いている。私たちが多元宇宙に住んでいるのなら、多元宇宙はどのようにして形成され、どのように微調整されて機能したのだろうか？

報告書は「微調整は解決された問題ではない」ことを示しているとルイス氏は言う。

宇宙定数は、星の誕生と星が生成する元素を通じて生命の形成に直接影響を与えた。電磁気の強さのような基本的な値を変化させると、星の形成方法が変わり、地球上の生命にとって不可欠な要素である炭素の生成が妨げられる可能性があると報告書は述べている。

しかし、いくつかの恒星モデルは、恒星が科学者が考えていたよりも多様性があることを示しているとフランケル氏は言う。そのため、恒星は異なる普遍的価値の下で生命の条件を作り出すことができる可能性がある。

炭素がなくても生命が形成される可能性もあると考えられるが、別の元素であるケイ素に基づく生命のケースは確固たるものではない。科学者は地球のような生命が形成される方法を探す傾向があるが、結局のところ、異なる構造を持つ宇宙でどのような生命（おそらく認識できないもの）が形成される可能性があるのか​​はわからない。

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宇宙定数を変えたときに何が起こるかを調査した研究のほとんどは、一度に 1 つの定数にのみ焦点を当ててきました。たとえば、重力が弱すぎたり強すぎたりすると、私たちが知っている生命は形成されません。しかし、最近の証拠によると、複数の定数を同時に変更すると、機能する宇宙が形成される可能性が高くなり、変更が他の調整に対して均衡するチャンスが与えられる可能性があると報告書は述べています。

他の実験では、宇宙の膨張に関連する普遍定数が時間とともに変化した可能性があることが示唆されている。つまり、普遍定数は実際にはまったく一定ではないということだ。この発見や同様の発見が実現すれば、微調整の概念全体が揺らぐことになると報告書は述べている。宇宙の特徴は、最初から完璧に調整されているどころか、ゆっくりではあるが常に変化していることになる。

根本的に、私たちの宇宙がいかに奇妙であるかを言うのは難しい。「典型的な宇宙がどのようなものか分からないのに、どうしてこの宇宙が奇妙だと言えるのでしょうか？」とルイスは言う。

実際、これらの質問に対する直接的な答えは永遠に得られないかもしれない。「現在の議論の組み立て方は、実のところいくぶん混乱していると思います。根本的な問題は科学的ではないと思うからです」と、2020年に議論の微調整に関する本を執筆したケニオン大学の哲学者ジェイソン・ウォーラー氏は言う。

ウォーラー氏は、微調整を説明しようとする試みは、説明すべき別のレベルが常に存在するという中心的な事実を見落としていると考えている。多元宇宙、シミュレートされた現実、あるいは神のような存在が原因だとしても、結局は同じ疑問に行き着く。なぜこの説明で、他の説明ではないのか？

ウォーラー氏は科学と哲学の境界にはあまり関心がなく、何が真実か、人々が自分の考えをどう正当化するかに関心がある。「科学的な証明がない、あるいはそれが推測にすぎないからといって、すべての答えが同じようにもっともらしいというわけではない」とウォーラー氏は言い、いくつかの立場はよりもっともらしい、あるいはよりもっともらしくなるだろう。

宇宙についての私たちの理解を書き換えるようなまったく予想外の発見がない限り、今後は「発見は科学的なものではなく、概念的、あるいは哲学的なものになると思います」と彼は言う。