それは、科学者、神学者、そして何世紀にもわたって同様に好奇心をそそる、気が遠くなるような質問です。「ビッグバンの前には何があったのか?」ビッグバン理論によれば、約 137 億年前、宇宙全体は特異点、つまり亜原子粒子よりも小さな点として存在していました 。しかし、その瞬間の直前には何が存在していたのでしょうか？
長年の疑問
この疑問は現代の宇宙論より少なくとも 1,600 年前に遡ります。 4世紀の神学者聖アウグスティヌスは、神が宇宙を創造する前に何が存在していたのかという問題に取り組みました。彼は、聖書の「初めに」という言葉は、神がそれまで何も造らなかったことを暗示していると結論づけた。さらにアウグスティヌスは、時間と宇宙は同時に創造されたと主張した。
20 世紀初頭、アルバート アインシュタインの一般相対性理論も同様の結論を導き出しました。質量は時間を歪め、地球表面にいる人間の時間の流れは、軌道上の人工衛星よりもわずかに遅くなります。アインシュタインの研究に基づいて、ベルギーの宇宙学者ジョルジュ・ルメートル牧師は 1927 年に、宇宙は特異点として始まり、ビッグバンを通じて拡大したと提案しました 。
アインシュタインの相対性理論によれば、時間は原初の特異点が現在のサイズと形状に向かって拡大するときにのみ誕生しました。しかし、これは、このままでは終わらない宇宙論的な難問です。量子物理学の出現と多くの新しい理論により、ビッグバン以前の宇宙に関する疑問が復活しました。
私たちの宇宙は前の宇宙から湧き出たのか?
天体物理学者の中には、私たちの宇宙は別の古い宇宙の子孫であると推測する人もいます。この物語は、宇宙マイクロ波背景放射 (CMB)、ビッグバンから残された遺物の放射線で書かれていると彼らは信じています。
宇宙マイクロ波背景
天文学者は 1965 年に初めて CMB を観察しましたが、それはすぐにビッグバン理論に問題を引き起こしました。これらの問題は、1981 年に（しばらくは）宇宙の最初の瞬間に非常に急速な膨張を伴うインフレーション理論で解決されました。この理論は、CMB 内の温度と密度の変動を説明しますが、それらの変動は均一でなければならないと規定しています。
しかし、最近の地図作成の取り組みは、宇宙が偏っており、一部の領域では他の領域よりも変動が大きいことを示唆しています。カリフォルニア工科大学の研究者エイドリアン・エリクチェク氏によると、一部の宇宙学者はこの観測を、私たちの宇宙が親宇宙から「泡立ち」出てきたことを裏付ける証拠だとみなしている。
カオスなインフレ理論
カオス・インフレーション理論では、この概念はさらに深くなります。インフレ・バブルが無限に進行し、それぞれが宇宙となり、そのそれぞれが計り知れない多元宇宙でさらに多くのインフレ・バブルを生み出します。
ビッグバン以前の宇宙に関するその他の理論
他のモデルは、ビッグバン以前の特異点自体の形成を中心に展開します。ブラックホールを宇宙のゴミ圧縮機と考えると、それらはすべての原始的な圧縮の最有力候補になります。私たちの膨張する宇宙は、理論的には、別の宇宙のブラックホールから出力されたホワイトホールである可能性があります。
ホワイトホールは、ブラックホールとは逆の働きをし、エネルギーや物質を吸い込むのではなく放出する仮説的な天体です。一部の科学者は、私たちの宇宙はブラックホールの中で誕生し、地球上のすべてのブラックホールは誕生したのではないかと主張しています。ユニバースにはそれぞれ別個のユニバースを含めることもできます 。
ビッグバウンス
昔、インドの中世の宗教哲学者は、宇宙は無限の創造と破壊のサイクルを経ると教えました。現代の科学者の中にも同様の考えに到達した人もいます。彼らは、宇宙は熱いビッグバンではなく、周期的に膨張と収縮を繰り返し、一定の大きさまで縮小するたびに元に戻ると信じています。
ビッグ バウンス理論では、各サイクルは小さく滑らかな宇宙から始まり、徐々に拡大し、時間の経過とともにより塊になり、歪みが大きくなり、最終的には崩壊し始めて滑らかになり、新たに始まります 。
ビッグ バウンスのアイデアが機能するには、英国の物理学者ロジャー ペンローズとスティーブン ホーキングによって開発された特異点定理を回避する方法を見つける必要があります。これらの定理は、巨大な死にゆく星が凝縮してブラック ホールを形成するのと同様に、収縮する宇宙は特異点まで縮小することを示唆しています。ビッグ バウンス モデルは、負のエネルギーが重力に対抗して崩壊を逆転させ、宇宙と時空を何度も引き離すという考えに基づいています 。
可能性の宇宙
宇宙の謎を深く掘り下げるにつれて、私たちはさまざまな理論や可能性に直面します。宇宙マイクロ波背景から量子力学や一般相対性理論に至るまで、宇宙に対する私たちの理解は常に進化しています。宇宙の膨張を引き起こす神秘的な力であるダーク エネルギーの概念は、私たちの理解にさらに複雑さを加えます。
宇宙が膨張するにつれて、遠くの銀河は私たちから遠ざかり、観測可能な宇宙の限界である宇宙の地平線が変化します。
この膨張は、観測可能な宇宙全体の約 68% を占める神秘的な力であるダーク エネルギーによって引き起こされます。暗黒エネルギーの性質、量子ゆらぎ、量子真空はすべて、宇宙の歴史とその最終的な運命を解明する可能性がある活発な研究分野です。
もう一つの魅力的な研究分野である弦理論は、宇宙の基本的な構成要素が点状の粒子ではなく、むしろ一次元の弦であることを示唆しています。この理論は、量子力学の原理と一般相対性理論を統合し、重力の量子理論を提供する可能性があります。
旅は続く
宇宙の始まりから遠い未来まで、宇宙の果てを探求し続けるとき、私たちは宇宙についての理解を常に再考しなければなりません。初期宇宙の熱くて密度の高い状態から、遠く離れた銀河の間にある冷たく何もない空間に至るまで、宇宙を理解する私たちの旅はまだ終わっていません。
