スティーブン・ホーキング博士の最後の科学論文は多元宇宙の謎を探求しているが、大したことはない

3月のスティーブン・ホーキング博士の死は、私たち全員に、この著名な物理学者が科学界に与えた影響、そして彼の研究が宇宙についての私たちの考え方に与えたさまざまな影響について、少し考えさせるきっかけとなった。結局のところ、彼の研究はまだ終わっていなかった。ホーキング博士の最後の論文が、水曜日にようやく『高エネルギー物理学ジャーナル』に掲載された。多くのメディアが報じているように科学を揺るがすような論文ではないが、それでも理論物理学で最も議論されている概念の1つである多元宇宙に、ホーキング博士らしい興味深い解釈を加えている。

複数の並行宇宙が存在するという考えは、ビッグバン直後の宇宙の急速な膨張、すなわち光速を超える速度での爆発が繰り返されたことから生まれたインフレーションに由来する。多くの科学者は、これらの爆発中に量子レベルのエネルギーの最小の点が時空のより大きなポケットに膨らんだと考えている。これは実質的に、それらを収容する拡大し続けるより大きな多元宇宙内のどこにでも存在する可能性のある、完全な個別の宇宙である。

この見解に賛同するということは、本質的には、多元宇宙が膨張し続けるなら、個々の宇宙が無限に創造され続けると仮定することを意味する。一部の人にとっては、これは受け入れがたい事実だ。そして、ホーキング博士と、ベルギーのルーヴェン大学の共著者であるトーマス・ヘルトグ博士も、そうした懐疑論者の一人だ。

そこでホーキング博士とハートッグ博士は、形成される新しい宇宙の数を制限し、それらが既知の宇宙と同じ物理法則に従うようにする、よりシンプルな多元宇宙モデルの枠組みを作成した。空っぽの宇宙と満ちた宇宙、不安定で退屈な宇宙、一瞬で死んでしまう宇宙と長い人生が待っている宇宙を主張する古い多元宇宙理論とは対照的に、これらの理論は、並行宇宙に対する素人の考えに忠実である。

この新しい論文は、ホーキング博士とアメリカの物理学者ジェームズ・ハートルが1980年代に取り組んだ「境界なし」の提案をアップデートしたようなものだ。80年代には存在しなかった弦理論から導き出された新しい数学を用いて、ホーキング博士とハートグ博士は、私たちの宇宙はこの考えと両立し、私たちの多元宇宙は永遠のインフレーションから予想されるものよりも小さいという結論に達した。

「私たちのモデルは、宇宙が初期段階で非常に急速な膨張期を経験したとするインフレーション理論とよく一致しています」とハートッグ氏は言う。「しかし、私たちのモデルは、多元宇宙をもたらしたインフレーションの一般的な推定とは根本的に相反しています。」

これはなかなかすばらしいアイデアです。ただ、この分野の外の人が一見して思うほど例外的なものではありません。まず、これはあくまで理論的な論文であり、実際にこれをテストしたり、この宇宙論について何らかの観察を行ったりする方法はありません。実際問題として、これはまったく実用的ではありません。当初の「境界なし」の提案は推測的であり、その延長線上にある最新の結論もそうです。

「論文の主な結論は推測であり、数学的に証明されたものではない」とハーバード大学の理論物理学者でインフレーション理論の著名な懐疑論者アヴィ・ローブ氏は言う。「刺激的ではあるが、革命的な論文ではない」

さらに、これはまさに衝撃的な枠組みというわけではない。「この論文は、むしろ多元宇宙に関連する問題に大きく突き動かされて、私たちが何年も追求してきた一連の研究の集大成です」とハートッグ氏は言う。これは、著者の脳に一瞬で現れた閃きではなく、理論物理学のゆっくりとした発展の例である。

スタンフォード大学に拠点を置く理論物理学者でインフレーション理論の先駆者であるアンドレイ・リンデ氏も、ローブ氏と同様に、今回の発見を最終的な声明ではなく推測として位置付けることが重要だと考えている。しかし、リンデ氏は「それでも非常に重要な意味を持つ可能性があり、ホーキング博士の多くの発言と同様に、この方向への生産的な研究のきっかけとなるかもしれない。これは極めて複雑な研究​​分野なので、スティーブン・ホーキング博士の考えを知ることは非常に重要だ」と述べている。

ローブ氏はまた、この論文が、起こり得るすべてのことは無限回起こるという多元宇宙論の「問題のある」示唆を緩和していることに勇気づけられていると感じている。「この理論は反証不可能です。なぜなら、すべてのことは起こり得るからです」と同氏は言う。「伝統的な物理学の長所は、その理論が実験によって反証される可能性があることです。科学は学習体験です。自分の考えが反証される可能性をあきらめれば、実験から何も学べません。」

しかしもちろん、ホーキングとハートッグの理論も反証不可能である。

むしろ、この論文に対する興奮は、それがホーキング博士の最後の論文であるという事実にすぎないのかもしれない。この論文は物理学コミュニティが読んで議論するために長い間公開されていたが、JHEP に提出され、出版が承認されたのは 4 月 20 日になってからだった。この新たな関心の高まりは、ホーキング博士が最後に書いた論文を早く見たい一般の人々の間で起こっているだけである。だからといってその影響が小さくなるわけではないが、実際よりも大きく取り上げるのは少し愚かなことだ。

ホーキング博士がもうこの世にいないのは残念だ。もっと素晴らしい成果をあげられる。「もちろんホーキング博士との共同研究は最高に楽しかった」とハートーグ博士。「でも、スティーブン博士がもうこの世にいないのは残念だ。この論文の発表を祝い、宇宙論の今後の冒険に参加してくれるなんて」。ホーキング博士だけが悲しんでいるわけではない。