平行宇宙や別の地球が存在する可能性は?

フィクションや映画『スパイダーマン:イントゥ・ザ・スパイダーバース』では、私たちの世界と並行して、小さな出来事の違いからまったく異なる物理法則まで存在するパラレルワールド(多元宇宙とも呼ばれる)が存在することが示されています。これは、エキサイティングで魅力的なアイデアです。

物理学者たちは、パラレルワールドが存在しうるかどうかという問題について多くのことを考え、いくつかの説を考え出してきました。

無限の広がり

ある有力な説は、物理学者がすでに知っていることを根拠にしています。宇宙は膨張しています。つまり、地球から遠く離れた銀河が、我々から遠ざかっているのです。このプロセスは、宇宙のインフレーションと呼ばれています。

さらに、地球から離れれば離れるほど、宇宙の膨張は速くなります。あるとき、宇宙の膨張が速すぎて、とても遠くにある銀河から光が届かなくなることがあるのです。つまり、宇宙には私たちが見ることのできない地点があるのです。

しかし、そこに何もないわけではありません。この先にも銀河はあるのです。物理学者の中には、この端から先の宇宙の部分を、別の平行宇宙と表現する人もいます。

この説は、特別な物理学や、現在の宇宙に対する理解を変える必要がないため、人気があります。

宇宙の泡

パラレルワールドに関するもう一つの理論は、宇宙のインフレーションが複数回起こったことに依存しています。ビッグバン直後のインフレーションは、複数の場所で起こったと考えられています。

その結果、別々の宇宙のバブルが膨張し、ある種の物質が別のバブルではなく、あるバブルに入ってしまうことがありました。つまり、ある泡の中では、物事の成り立ちに影響を与える物理法則が異なっている可能性があるのです。

それぞれのバブルは無限の大きさを持ちながら、私たちの宇宙とは別のものなのです。この理論は、科学的に宇宙で発見されるはずのものがなぜ発見されていないのかを説明できる可能性があり、物理学者にとって興味深いものです。

磁気単極子(マイナス側とプラス側しかない片側だけの磁場)もその一つです。別の宇宙のバブルに存在するのかもしれない。

さまざまな世界

最後の理論は、量子力学と呼ばれる科学の一種について考える必要があります。量子力学は、小さな粒子が何かをする確率を考えるものです。例えば、小さな粒子を壁に向けて発射すると、壁に当たって跳ね返るかもしれませんし、壁を通り抜けるかもしれません。

どちらの可能性が高いかは、量子力学が教えてくれます。しかし、量子力学の計算には、どちらか一方だけが必ず起こるということはありません。両方が同時に起こるかもしれません。

しかし、私たちはどちらか一方だけが起こるのを見ることができます。つまり、もし粒子が壁で跳ね返るのを見たなら、同時に壁を通り抜けてトンネルを通ったかもしれません。

このパラレルワールドでは、1つの小さな変化を除いて、すべてが我々の宇宙とまったく同じになる。その宇宙では、粒子は壁で跳ね返されるのではなく、壁を通り抜けるのです。多世界理論では、量子力学的な反応が起こるたびにこの現象が起こり、そのたびに別のパラレルワールドが作られると考えられています。

しかし、いったん平行宇宙ができると、私たちはその宇宙と相互作用することができません。つまり、この理論はエキサイティングですが、それを検証する方法がないのです。

では、もうひとつの地球はあるのでしょうか?

多世界理論では、もう一つの地球が存在する余地は十分にあります。私たちの惑星で量子反応が起きれば、別の地球を含む別の平行宇宙が生まれることになります。

しかし、「宇宙の泡」と「無限の広がり」説では、さらに厄介なことが起こります。もし宇宙の泡が無限にあり、宇宙空間も無限だとすると、別の泡や宇宙の広がりでまったく同じ種類の事象が繰り返され、別の地球が生まれる可能性があることになります。

しかし、計算をしてみると、それはすぐにあり得ないことになります。たった1000個の粒子が全く同じように2回相互作用する確率は、10の102477乗分の1です。

この10の2477乗という数字は、10の後に2477個のゼロが続く、とてつもなく大きな数字です。宇宙には1000個よりはるかに多くの粒子が存在しますから、地球がもう一つ存在する可能性は私たちに有利なものではありません。

残念ながら、このようなパラレルワールドが存在するかどうかはわかりません。少なくとも、現時点ではわからないのです。物理学者たちは、この理論を検証する方法を見つけようとしていますが、非常に困難です。今のところ、これらは単なる理論に過ぎません。しかし、もしかしたら、別の宇宙の科学者がすでに解明しているかもしれません。

ブリアナ・スマート(ハートフォードシャー大学物理学・天文学・数学科リサーチアソシエイト)

この記事は、クリエイティブ・コモンズ・ライセンスの下、The Conversationから転載しています。

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How Likely Is It That There Are Parallel Universes And Other Earths?