ミラーユニバース：宇宙の反射における二つの世界の共存

自然の対称性とミラー世界のアイデア

自然とその対称性

物理学者は常に、自然が対称性を好むことに気づいてきました：物質を支配する法則は、右や左、前や後ろから見ても同じように見えます。

最初の鏡：分子のキラリティー

キラリティーの概念は、化学における鏡像対称性の最も魅力的な現れの一つです。キラル分子は2つの形態で存在します：互いに鏡像ですが重ね合わせることはできません。地球上では、生命は分子の非常に特定の「向き」を利用しています。私たちの細胞のアミノ酸はすべて「左利き」であり、糖は「右利き」です。

チエン・シュン・ウーの実験によるパリティの破れ

1957年、物理学者チエン・シュン・ウー（1912-1997）による実験はこの考えを覆しました。コバルト原子の崩壊を研究することで、自然が右と左を区別することを示しました。つまり、パリティーの対称性が常に守られているわけではないのです。

自然が完全に左右対称であれば、放射性崩壊時に放出される電子は、回転軸の右側と左側に同じ頻度で飛び出すはずです。しかし、チエン・シュン・ウーの実験は逆のことを示しました：電子はほとんど常に同じ側から飛び出しました。これは、弱い相互作用において自然が「方向」を好むことを証明しました：自然は明確に右と左を区別するのです。

ミラーユニバースの仮説

この失われた調和を取り戻すために、二人の物理学者、李政道（1926年生）と楊振寧（1922年生）は、魅力的なアイデアを思いつきました：おそらく、ミラーユニバース、つまりすべてが逆転した平行世界が存在するのではないか、と。この対称的な世界は、私たちの世界の不均衡を補い、宇宙全体のバランスを回復するでしょう。

ミラー世界の物理学

ミラー粒子の原理

ミラー世界の仮説は、単純な原理から始まります：既知の粒子ごとに、対応するミラー粒子が存在し、それは同じですが逆転しています。つまり、ミラー電子、ミラー陽子、ミラー中性子などが存在するでしょう。これらの粒子は一緒にミラー物質を形成し、独自の力に従います。例えば、ミラー電磁気学やミラー弱い相互作用などです。

二つの世界の共存

私たちの世界とこのミラー世界は混ざり合うことなく共存し、重力や、通常の光子とミラー光子の間の非常に弱いエネルギー交換によってのみ結びついています。

暗黒物質を説明する手がかり

このようなアイデアは魅力的です。なぜなら、それは大きな謎を説明できる可能性があるからです：暗黒物質。この見えない物質は宇宙の質量の80％以上を占めますが、光を放出しません。それがミラー粒子で構成されているなら、銀河に対する重力効果を通じてのみ検出できる理由が説明できます。

ミラーユニバースが存在するなら、そこに生命は現れるでしょうか？

ミラー世界では、すべてが逆転しています：アミノ酸は右利きで、糖は左利きです。このミラー生化学は私たちのものとは互換性がありませんが、同じくらい安定で複雑かもしれません。つまり、ミラー生命が存在する可能性はありますが、私たちはそれを見ることも触れることも、私たちの機器で検出することもできません。なぜなら、それは光や私たちの電磁力と相互作用しないからです。

なぜミラー世界は見えないままなのか

ミラー世界ではすべてが逆転しています。ミラー粒子は通常の粒子と同じ質量と電荷の性質を持っていますが、その相互作用は「逆転」しています。基本的な力（電磁気学、弱い相互作用、強い相互作用）は逆方向に作用するか、ミラー粒子間でのみ作用します。時間は私たちのものと対称的に流れ、空間はミラー方向を持つかもしれません。このミラー世界は独自の物理法則に従い、私たちのものとは完全に異なっています。ミラー光子は存在し、周波数を持っていますが、私たちの電子とは相互作用しません。なぜなら、電磁場は「逆転」し、独自の宇宙に閉じ込められているからです。

ミラー生命のアイデアは驚くべき展望を開く

これは、私たちに生命と物質の定義を再考させ、対称性と二元性が基本的なスケールで共存する宇宙を想像させます。

通常の世界とミラー世界の仮説的な対応
物理的実体	ミラー対応物	相互作用の種類	コメント
電子	ミラー電子	ミラー電磁気学	質量は同じ、スピンと電荷は逆
水素	ミラー水素	内部ミラー力	見えないミラー銀河を形成できる
L-アミノ酸	D-アミノ酸	ミラー生化学	地球上の生命と非互換
可視光	ミラー光子	重力のみ	光学検出器には見えない
時間	ミラー時間	ミラー時間の矢	プロセスは逆または対称の順序で進行する
空間	ミラー空間	ミラー幾何学と方向	位置と方向は逆転しているが、局所的な物理法則は保存されている
重力	ミラー重力	重力	私たちの宇宙と弱く相互作用し、宇宙構造に影響を与える