Nearly forgotten results in development of physical cosmology

私たちの宇宙の物語を理解するためには、まずある単純で驚くべき事実を受け入れなければなりません。それは、宇宙は静止した不変の舞台ではなく、あらゆる瞬間において大きくなり続けている動的な実体であるということです。何世紀もの間、人々は宇宙は永遠で動きのないものであり、星々や惑星たちのドラマのための固定された背景であると考えてきました。この見解は、20世紀初 l 盤、一般相対性理論として知られる新しい重力の理論が、空間そのものが伸び縮みし得ることを示唆したことで変化しました。当初、この理論の創始者であるアルバート・アインシュタインでさえ、重力の引き合いを相殺するために特別な項を加え、宇宙が静止しているように記述するよう方程式を強引に適合させようとしました。しかし、この静的な図式は、鉛筆をその先端で立たせた時のように不安定でした。わずかな刺激でも崩れてしまうのです。宇宙の真の性質は、はるかに劇的なものでした。それは膨張しているのです。この概念は、時間、空間、そしてあらゆるものの始まりに関する私たちの理解を塗り替えました。

物理学者A・F・ザハロフによる最近の論文は、この壮大な物語におけるいくつかの忘れられた章に光を当てています。そこでは、政治やタイミングの悪さ、あるいは歴史の機微によって見過ごされてしまった、時代を先取りしていた科学者たちに焦el を当てています。物語は、アレクサンドル・フリードマンから始まります。ロシアの数学者であった彼は、1920年代初頭に、アインシュタインの方程式が実際には膨張する宇宙を許容することを最初に示した人物でした。フリードマンは単に数学を行っただけではありません。コペルニクスが地球を太陽の周りに回らせたように、彼は宇宙を強制的に動かしたのです。彼の類まれなる才能にもかかわらず、フリードマンは1925年に若くして亡くなり、数十年の間、彼の研究は母国においてほとんど無視されてきました。ソビエト連邦では、始まりを持つ宇宙という考え方は、宗教的な創造の物語に酷似しているとして疑いの目で見られました。その結果、ソビエトの科学者たちは膨張宇宙モデルの研究を控えるようになり、フリードマンの貢献は現実の記述というよりは、単なる数学的な演習として扱われました。

フリードマンがロシアで研究を進めていた一方で、ベルギーの司祭であり物理学者でもあるジョルジュ・ルメートルが、ヨーロッパで同様の結論に到達しつつありました。1927年、ルメートルは膨張する宇宙について記述し、銀河の距離とそれらが我々から遠ざかる速度との関係を導き出した論文を発表しました。この関係は、数年後に観察を裏付けたアメリカの天文学者エドウィン・ハッブルにちなんでハッブルの法則として有名になっています。しかし、ルメートルの研究は無名のベルギーの学術誌に掲載されたため、広い科学界で見落とされてしまいました。ルメートルがアインシュタインに会った際、アインシュタインは膨張する宇宙の概念を退け、彼の計算は正しいが物理的な洞察が乏しいと切り捨てました。世界にルメートルが宇宙の振る舞いの謎を解いたことを納得させるには、イギリスの天文学者アーサー・エディントンといった他の科学者たちの影響が必要でした。ルメートルはさらに踏み込み、宇宙は「原始原子」と呼ぶ極めて高密度な一点から始まったと提唱し、この始まりの熱い残光が今日でも検出可能であるはずだと予測しました。

発見の物語は、宇宙マイクロ波背景放射として知られる、その「残された熱」の探索へと続きました。1940年代後半、物理学者ジョージ・ガモフとその学生たちは、もし宇宙が高温高密度の状態から始まったのであれば、絶対零度からわずか数度高い微かな放射で満たされているはずであると計算しました。ガモオがアメリカで研究を進めていた一方で、ロシアではソビエトの物理学者ティグラン・シュマノフが驚くべき発見をしていました。1956年、プルコヴォ天文台の装置を用いて、シュマノフは有名なアメリカ人による発見よりも数年早く、この背景放射を検出しました。後にアルノ・ペンジアスとロバート・ウィルソンがそれによってノーベル賞を受賞しましたが、彼らによる発見の方が有名です。しかし、ソビエト連邦では、熱い宇宙という考えは政治的に敏感な問題でした。シュマノフの指導者であり、優れた物理学者であったセミョン・カイキンは、その結果がガモフの予測と一致していることを知りながらも、「ブルジョワ的」で宗教的とされる理論に結びつくことへの政治的反発を恐れました。その結果、シュマノフの研究は広く公表されることも、当時の宇宙論と結び付けられることもなく、ソビエトの科学界は何十年もの間、この問題に対して沈黙を守り続けました。

この論文はまた、1983年に打ち上げられたソビエトの宇宙ミッション「レリクト1」に関わる、より最近の章についても強調しています。この宇宙船は、銀河の形成を理解する上で極めて重要な、宇宙マイクロ波背景放射の微小な温度変化をマッピングするために設計されました。イゴール・ストゥルコフ率いるチームは、これらの変動を測定することに成功し、四重極異方性と呼ばれる特定のパターンを発見しました。彼らは1992年初頭にその知見を提出しました。しかし、そのわずか数ヶ月後、ジョージ・スムート率いるアメリカのCOBE衛星チームが同様の発見を発表し、多大なメディアの注目を集め、最終的にノーベル賞を受賞しました。論文は、ソビエトのチームが実際には同じ現象を先に発見していたものの、彼らの結果は知名度の低い雑誌に掲載され、アメリカの発表によって影に隠れてしまったと主張しています。著者は、ソビエトの科学者たちが理論を知らなかったのではなく、膨張宇宙モデルの自由な議論を阻む政治的風土や、彼らの成果を世界的に広めるためのリソースの欠如によって妨げられていたのだと示唆しています。

最後に、この論文は、1960年代に宇宙が極めて急速で指数関数的な膨張を行う可能性があると提唱したエラスト・グリナーの仕事に触れています。これは現在「インフレーション」として知られる概念であり、宇宙がなぜあらゆる方向に対して一様に見えるのかを説明するものです。グリナーの初期の洞察は、宇宙の膨張が実際に加速していることが天文学者によって発見された1990年代後半まで、数十年にわたりほとんど無視されてきました。グリナーのこうした振る舞いに関する初期の洞察は、忘れ去られかけていましたが、現代宇宙論において不可欠なものとして再発見されました。論文の著者は、歴史はしばしばこれらの科学者に対して不公平であったと結論づけています。フリードマンの早すぎる死、ルメートルの不明瞭な出版、シュマノフの政治的制約、あるいはグリナーの見過ごされた理論。科学の進歩は、才能の欠如というよりも、人間的な要因によって遅らされてきたのです。この論文は、宇宙の物語が単なる方程式やデータの物語ではなく、自らの発見を共有しようと努めた人々、そして時には耳を傾ける準備ができており、時には悲劇的に、決してできていなかった世界との闘いの物語であることを思い出させてくれます。