アラングースのインフレーションユニバースの矛盾
著者 高田敞
１ 概説
インフレーションビッグバンの説のひとつです。
この説には、宇宙の直径が１センチメートルとか、１０センチメートルとかで終わったとする説（名づけると、マイクロインフレーション）と、この宇宙よりもっと大きくなるまで広がった（超巨大インフレーション）、とする説があります。このインフレーションユニバースは、超巨大インフレーションの仲間です。この説によると、一瞬で、宇宙は直径数百億光年とか数千億光年とかに広がったというのです。
２ 根拠
根拠はありません。ビッグバン説と、現在の観測事実を照らし合わせて出てくる矛盾を解決するためには、一瞬で、宇宙を膨張させるとうまくいくからということから考えだされたことです。
天動説と、観測事実との矛盾を埋め合わせるために周点円を果てしなく重ねた過去の科学者に似ていなくもありません。
３ 理由
ビッグバン説には３つの難問がありました。地平線問題、平坦性問題、モノポール問題です。
（１） 地平線問題
ア 概要
ビッグバン論では、地球にやってくる光は、一番遠いので１３７億光年前の光です。宇宙が１３７億年前にできたので、一番古い光が１３７億年前に出ているからということです。その一番遠いところを、宇宙の地平線と名づけています。地球から見て、左右の端どうしは、２７４億光年離れています。すると、左端の星には、右端の光は届いていません。届くまでには、あと１３７億年かかります。光より速いものはないので、左右の宇宙は、まだ何の情報交換もできていません。ところが、観測では、左側の宇宙と右側の宇宙とが同じ温度なのです。同じになる理由がないのに同じなのはおかしいというのです。上下も、斜めもやはり同じです。宇宙全体が、情報交換できていないのに同じ温度になるのはおかしい、というのが地平線問題といわれている難問だそうです。
もうひとつの説明では、観測者に見える地平線は、いつも広がっていることから説明しています。今日見えるだろう限界の地平線は、明日は1日分広がっています。1年たつと、光で1年分遠くから光が来ます。見える限界、地平線はいつも広がっています。
広がったことから地平線内に入ってくる新しい宇宙は、いままで光が届いていないので、情報が交換されていません。だからさまざまな宇宙であっていいはずです。しかし、観測では同じ温度になっているのです。同じになる理由が分からないという説明です。
どちらの説明にしろ、ビッグバンがあったとしたら、宇宙が均一なのはおかしいということです。
イ 解決の理由
最初小さな宇宙のときに、全てに情報がいきわたった。その後光より速く宇宙が膨張した。宇宙は地平線のはるか外まで一気に広がった。したがって全宇宙は最初の情報交換で均一になった。そのあと光より遅い膨張になった。光で見える地平線は、そのあとを追っかけているので新しく地平線に入ってくる宇宙も同じであってもいいというわけです。
（２） 平坦性問題
ア 概要
宇宙の密度は、宇宙の膨張の3乗に反比例して減っていく。しかし曲率は２乗に反比例して減っていく。この比率と、現在の宇宙の均一性から考えると、宇宙の始まりのときは、すでに空間は非常に平坦でなければならないというのです。なぜ始まりのときに平坦であったのかというのがこの問題です。
イ 解決の理由
宇宙は始まりは曲がっていたのだが、宇宙が観測できる宇宙をはるかに越えるまで大きく膨張したので、曲がりがほとんど観測されなくなった。地球が大きいので、ほとんど平らに見えるのと同じようなことだと説明があります。
（３） モノポール問題
ア 概要
モノポールというのは磁石の極のことです。Ｎ極とＳ極です。この二つは、どんなに切っても切り離すことができません。必ず両端にＮ極とＳ極ができてしまうのです。ところが、宇宙の始まりはあまりにも高温であったので、この極がばらばらになっただろうというのです。Ｎ極だけ、Ｓ極だけというものが宇宙にはいっぱい存在するはずだというのです。ところがこれがひとつも発見されていません。理論と観測事実との矛盾です。
イ 解決の理由
宇宙がインフレーションで大きくなりすぎたので、宇宙はほとんど空っぽになった。だからモノポールもなくなった。全ての物質が希薄になったところに、相転移の潜熱から新しく物質が生まれた。このとき宇宙の温度はそれほど高くはなかったので、モノポールだけは生まれなかった。
４ この説の問題点
あまりにもご都合主義。矛盾を埋めるためだけに宇宙を動かしています。これは、その現象が、あまりにも荒唐無稽なだけではなく、ビッグバン理論そのものの内部に矛盾を生じています。
（１） ビッグバン宇宙論との矛盾
ア ハッブル定数との矛盾
ビッグバン宇宙論の始まりであり、いまだに最大の根拠である銀河の後退現象と大きな矛盾が生じます。
ビッグバン論では、銀河が後退している。したがって宇宙が膨張しているということが基本です。時間を反対にたどると、宇宙は収縮し、１３７億年前に全ての銀河は１点に集まることになるというのがビッグバンの原理です。
ところが、インフレーションユニバースでは、全ての銀河は１点に集まることができなくなってしまいます。宇宙は、できたとたんに、それこそ、１秒とかからずに、この宇宙よりはるかに大きく広がってしまうからです。そのあと、普通のビッグバン膨張になったというのです。ハッブルが観測した銀河の後退は、この、普通のビッグバンの後退速度です。だから、銀河の膨張をさかさまにたどると、インフレーションの終わったところに行き着いてしまいます。
たとえば、成田空港を這っているカタツムリを考えてみましょう。このカタツムリの速度と方向を逆にたどればカタツムリが出てきたところに行き着くはずです。
ところがこのカタツムリは中国から飛行機で来た白菜にくっついていたのです。そうするといくらカタツムリの速度を計算しても、カタツムリの出てきたところには行き着きません。成田空港で、白菜からカタツムリが落ちた場所に行き着くだけです。決して中国の畑には行き着きません。中国の畑に行き着くためには、飛行機の速度と向きを反対にたどらねばなりません。そのときは、カタツムリの速度など誤差の範囲にしかなりません。
同じように、ハッブル定数で、いくら銀河の後退速度を反対にたどったって、インフレーションがあれば、この宇宙よりはるかに大きくなってしまった宇宙にたどり着くしかありません。決して、インフレーションの前の１点にはたどり着けません。最初の１点にたどり着くためには、インフレーションの速度を考えなければなりません。すると、そのときは、カタツムリの速度と同じで、ハッブル定数は誤差の範囲になってしまいます。ビッグバン論者は、一生懸命ハッブル定数を出そうとがんばっているけれど、そんなものを出したって無駄だというわけです。そのうえ、インフレーションで広がった初期の物質はもう観測できない遠くに飛び去っているのだから、実測しようがなくなっています。
イ 宇宙の軽元素比との矛盾
宇宙は高温、高圧の火の玉で出現したため、最初に水素とヘリウムができたことになっています。このときの水素とヘリウムの理論比が、今の宇宙の水素とヘリウムの観測比と同じなのでビッグバンがあった有力な証拠であるということになっています。
ところが、インフレーションビッグバンでは、最初火の玉とともにできた物質は、インフレーションで、ほとんどこの宇宙の外まで吹き飛ばされてしまったことになっています。今ある宇宙のほとんど全ての物質は、インフレーションが終わった後、新しくこの宇宙に突然出現した物質です。だから、１点で生まれたのではなく、広がってしまった後の全宇宙に、満遍なく均等に生まれたことになります。不思議な現象です。まあ、ビッグバンも不思議ですけどね。
このとき、宇宙は最初ほど高温にはなれなかったので、モノポールは生まれずに、普通の物質だけが生まれたということです。すると、超高温、超高圧という条件があってこそできた水素とヘリウムの比がくるってきます。
なぜなら、インフレーションの後は宇宙はもう巨大になってしまっています。全ての物質は飛び散って、ほとんど何もない状態です。そこに新しい物質ができるのですから、低温、低密度です。相転移の潜熱という便利なもので、高温になったといいますが、圧力はどこから生まれるのでしょう。この宇宙より広がってしまった宇宙を高圧にするためにはものすごい量の物質がいります。ヘリウムを作るためには少なくとも、星の内部ほどの高圧がいります。それでは宇宙全体が星になってしまいます。それは不可能です。したがって、宇宙はスカスカで中性子と、陽子がぶつかることがないのでヘリウムはできません。
今の宇宙の観測比と同じになったということと矛盾します。
ウ ダークマターたちの行方
ビッグバン論では宇宙にはダークマターとダークエネルギーが９４パーセントもあるといいます。
インフレーションのときこれらはどうなったのでしょう。他の全ての物質や、モノポールが飛び去ったことから考えると、やはり空間膨張とともに膨張して飛び去ってしまったと考えるのが妥当でしょう。
では、現在あるだろうといわれている、ダークマターやダークエネルギーはどこからやってきたのでしょう。やはりインフレーションが終わったとき新たに合成されたのでしょうか。
どうも、インフレーションビッグバンは、カードが空中にふっと消えたり、ひょいと現れたりする手品師のトランプみたいですね。必要なものが必要なだけひょいと宇宙空間に現れる。ひょっとして神様の手品ですかね。
（２） 特殊相対性理論との矛盾
ビッグバン説は相対性理論にのっとっています。だから、特殊相対性理論とも矛盾があってはいけません。ところが次のような矛盾があります。
｢宇宙 その始まりから終わりへ」(杉山直・朝日新聞社）によると、インフレーションは、宇宙の始まりから１０の−３５乗秒後に始まり、１０の−３３乗秒だけ続いた。そしてその間に、宇宙は１０の４３乗倍にも膨れたとあります。どれくらいのことかは私の感覚ではついていけませんが、とにかく１秒よりとてつもなく短い時間に、この宇宙よりはるかに大きくなったということらしいです。
｢インフレーションの考え方は、その後２０年の間に、さまざまな細かい修正がおこなわれました。しかし、基本的な考え方は今でもそのままに生き続けています。」とあります。いろいろなインフレーションの考え方があっても大筋はこのようなものなのでしょう。
大きな問題点は、宇宙は、光速よりはるかに速く飛ぶことです。特殊相対性理論では、何物も光速を越えて動くことはない、といわれています。特殊相対性理論の中心の考え方です。そこから、空間や時間が伸び縮みするという、誰もが思いもしなかった常識はずれの理論が考え出されたのですから。
ところが、インフレーションのときは、宇宙は光の速度の何兆倍もの速度で広がっていることになります。完全に矛盾しています。
このことに対して、上記の本では、「インフレーションといえども、個々の観測者にとっては、宇宙は光の速度より速くは大きくなりません。」といっています。その理由を、観察者を持ち出してきて説明します。観察者から少しはなれた所にある星は、インフレーションで宇宙の地平線の外に出て行きます。「しかしそれには観測者にとっては、無限の時間がかかります。観測者には、その星の昔の姿が、赤方偏移によって猛烈に赤くなっていきながらも、いつまでたっても、見えるのです。」｢観測者からみると、星の時計は非常にゆっくりと進みます。」だから、｢観測者から見た星は、光の速度よりも遅く遠ざかっていくのです。」とあります。
相対性理論の時計を持ち出してうまく説明できているように思えます。でも、本当にそうでしょうか。
インフレーションでは、物質は実際に１秒より限りなく短い時間で宇宙のかなたまで飛び去ることになっています。同じ時間に、光だと１センチも進めません。どのような手品で、光よりゆっくりした速度で、光の到達距離の１００兆倍の１００兆倍以上の遠いところへ物質が移動できるのでしょう。
上記の論の間違いは、観測者が見ているのが星であるとしたところです。観測者が見ているのは星が出した光です。光子といわれているものです。星そのものでは有りません。星は陽子と電子でできています。光子ではありません。
光子は星の落し物です。たとえていえばハンカチを落としたおねえさんです。ハンカチだけ道に落ちています。落とし主のお姉さんはどこにも見えません。そんなものです。ハンカチが動かないからといって、お姉さんも動かないとはいえません。
光子が止まろうと赤方偏移しようと、星である陽子と電子はすっ飛んでいくはずです。観測者にどのように見られようが、どのように思われようがわが道を行くしかないのですから。光は置いてけぼりを食っても、物質は光速を越えて飛んだのです。
もしそれを観測したいのなら、次のようにすればいいのです。壁を作ります。それにインフレーションで飛んでいる、陽子なり、電子なりを当てます。そして、壁の破壊の状態から、当たった物質の速度を割り出せば観測できます。これだと、陽子や、電子そのものが観測できます。落し物の光子ではありません。
他の本では、空間が膨張したので、どんなに速く膨張しても、光速を超えることではないという説明をしていました。しかし、物と物が、光速の何兆倍もの速度で離れたことになるのは否定できないはずです。
（おまけ）
このとき宇宙初期にあっただろう光はどのようになっているのでしょう。インフレーションとともに一瞬で宇宙のはるかかなたまで移動したのでしょうか。物質がそうなったのなら、光もそうなるのでしょうか。光速の数兆倍以上で移動している光は特殊相対性理論ではどう考えればいいのでしょう。
光は移動しないというのなら、宇宙の中心に、光だけ置いてきぼりを食って固まっていることになります。物質宇宙と光宇宙に分離してしまいます。これでは、インフレーションの後、宇宙は空っぽになったという話と違ってしまいます。