最終更新日: 2025 年 10 月 5 日

マルチバース: 膨張する時空泡の海

インフレーション空間における宇宙の泡を表す多元宇宙の概念の図 — インフレーション領域に出現する宇宙の泡を芸術的に視覚化したもの。
画像出典:astronoo.com

とりわけ宇宙

の概念多元宇宙から得られた仮説ですインフレーション宇宙論。この理論的枠組みでは、私たちの観測可能な宇宙は単なる宇宙です。時空バブル原初の量子場から生まれ、特に拡大しています。このアイデアは物理学者の研究に由来していますアラン・ガス(1947-) とアンドレイ・リンデ(1948-) 彼は、宇宙のインフレーションが完全に終わることはなく、常に新しい宇宙の泡を生み出していると提唱しました。

注： :
ザインフレ分野これは非常に特殊な形態のエネルギーであり、宇宙が誕生直後になぜこれほど急速に膨張したのかを説明すると考えられています。このフィールドは、スカラーフィールド、時間の初めにすべてのスペースを埋めていたでしょう。そのエネルギーは負の圧力を及ぼし、宇宙を巨大な速度で泡のように膨張させたでしょう。このエネルギーが粒子と光に変わると、インフレーションは止まり、ホットビッグバンが始まり、物質と銀河が誕生しました。

量子真空における泡の生成

まさに最初の瞬間に、宇宙は指数関数的な膨張段階を経験したでしょう。このインフレーションによって増幅された量子真空の変動により、エネルギー場が局所的に凍結する領域が生成され、宇宙の泡。それらのそれぞれは局所的な膨張を停止し、独自のエネルギー密度、形状、物理定数を持つ別個の宇宙になります。

インフレトン場の崩壊は私たちの宇宙を加熱するエネルギーを放出し、局所的なビッグバンを引き起こしました。その間、他の地域は私たちの因果の地平線を超えて膨張し続けています。このプロセスの永遠のインフレーション膨張し続けるバブル宇宙で満たされたグローバル空間へ導きます。

フリードマン指標で説明される拡張

私たちの宇宙の成長は、と呼ばれる数学モデルで説明できます。フリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー計量。この定式化は、空間自体が時間の経過とともにどのように伸びるかを単純に反映しています。スケール係数 \(a(t)\) は、特定の時点での宇宙の相対的なサイズを示します。\(a(t)\) が増加するほど、宇宙は拡大します。

主な方程式は次のように書かれます。

\(\left( \frac{\dot{a}}{a} \right)^2 = \frac{8 \pi G}{3} \rho - \frac{k c^2}{a^2} + \frac{\Lambda c^2}{3}\)

この方程式では、\(\rho\) はエネルギー密度 (物質、放射線など) を表し、\(k\) は空間の曲率を表し、\(\Lambda\) は宇宙定数。したがって、宇宙の膨張速度は、宇宙の物質、形状、真空のエネルギーの両方に依存します。このアプローチにより、今日宇宙が成長している理由と、インフレ中にどのように成長したかを理解することができます。

単一宇宙とインフレーション多元宇宙の比較

単一宇宙とインフレーション多宇宙の比較
特性	ユニークな世界	インフレ多元宇宙
起源	シングルビッグバン	量子真空からの複数の泡
拡大	宇宙、単一の時空に限定される	膨張し続ける無限の泡
物理定数	固定的かつ普遍的	各バブルに応じた変数
全体構造	均質時空	因果的に分離された宇宙の泡
観察	宇宙マイクロ波背景放射 (CMB)	仮想の衝突痕跡

参考文献:アラン・ガス(1947-)、アンドレイ・リンデ(1948-)、アレクサンダー・ビレンキン(1949-)、マックス・テグマーク(1967-)、ショーン・キャロル（1966年～）。
出典: Physical Review D、Journal of Cosmology and Astroparticle Physics、ケンブリッジ大学出版局、2017 年。

無限の限られた地平線

私たちの宇宙論的な地平線は、光の速度と宇宙の年齢によって定義されます。それを超えて、他の気泡は見かけの速度 > c で成長し続けます。これは、物質が光よりも速く移動するためではなく、空間自体が膨張するためです。したがって、いかなる情報もバブル宇宙間の境界を越えることはできません。

結論: 宇宙の泡の中の泡

永遠のインフレーションが正しいなら、私たちの宇宙は無限の宇宙の海の中の単なる泡にすぎません。このモデルは、現実に対する私たちの視野を大幅に広げます。それはもはや単一空間内の銀河の問題ではなく、空間内の孤立した宇宙の集合の問題です。メタスペース量子。

注： :
の解釈によれば、複数の世界物理学者のヒュー・エベレット(1930-1982)、それぞれの量子の相互作用は、可能性のある宇宙の分岐を生成し、今回は純粋に量子である多元宇宙の別のビジョンを提供する可能性があります。