なぜ宇宙はこんなに空っぽなのか

以下は、ホルヘ・チャムとダニエル・ホワイトソンの『We Have No Idea』からの抜粋です。

宇宙の構造に関するもう一つの大きな謎は、なぜ宇宙はこんなに空っぽなのか、なぜ星や銀河はもっと接近していないのか、あるいはもっと離れていないのか、ということです。

簡単に説明すると、私たちの太陽系はおよそ 90 億キロメートルの広さがありますが、最も近い恒星は約 40 兆キロメートル離れています。

私たちの銀河の広さは約 10 万光年ですが、最も近い銀河であるアンドロメダ銀河は約 250 万光年離れています。

宇宙がどんなに大きく、どんな形であっても、物事を近づける余地は十分にあるようです。後部座席で星や銀河が言い争っているからといって、宇宙の親がそれらをすべて分離しなければならなかったわけではありません。

幸いなことに、空虚さは視点の問題であり、この質問は 2 つの異なる質問に分けることができます。

なぜ私たちは光の速度よりも速く移動できないのでしょうか?

そして

ビッグバンの時に宇宙が膨張したのはなぜでしょうか、そしてなぜ現在も膨張し続けているのでしょうか?

光の速度は、私たちが「近い」と「遠い」という言葉で何を意味するかを定義する宇宙の尺度です。光の速度がもっと速ければ、私たちはもっと遠くまで見ることができ、もっと速く移動することができ、物事はそれほど遠くにあるようには思えないでしょう。光の速度がもっと遅ければ、遠くの隣の星々を訪れたり、テキストを送ったりすることはさらに不可能に思えるでしょう^。1

一方で、すべてを光の速度のせいにすることもできません。ビッグバン後の最初の数分の1秒間に空間がそれほど引き伸ばされていなければ、今日、すべてのものはもっと接近していたでしょう。そして、ダークエネルギーが現在すべてのものをさらに遠くに押し出していないとしたら、恒星間旅行の見通しは刻々と悪化することはなかったでしょう^。2インフレーションが宇宙を10 ³²という不合理な係数よりももっと妥当な量だけ膨らませるだけにとどまっていた宇宙を想像することができます。

つまり、私たちの宇宙の空虚さは、距離の尺度を定義する光の速度と、すべてのものを引き離す空間の膨張という 2 つの量の相互作用から生じています。これらの量がなぜそうなっているのかはわかりませんが、もしそれらを変えれば、私たちの宇宙とはまったく異なる宇宙になるでしょう。多くの大きな謎と同様に、研究できるのは私たちの宇宙 1 つだけなので、これが宇宙を構成する唯一の方法なのか、それとも他の宇宙では膨張がほとんどなく、誰もが私たちよりもずっと近くに感じているのかはわかりません。

1. ローミング料金は致命的になるでしょう。
2. ダサい、ダークなエネルギー。とてもダサい。

Jorge Cham と Daniel Whiteson 著『We Have No Idea 』より抜粋。2017 年 5 月に Penguin Random より出版。許可を得て掲載。

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