星を見上げる

誰しも一度は考えたことがある疑問について紹介します。

宇宙がどうやって始まったのか、宇宙は何でできているのか、どうやって終わるのか?宇宙の時間と空間はどうやって出来たのか?

人類が誕生してからずっと考えているのに、まだ明確な答えは見つかっていない。

今でも検証段階のこの疑問について、分かっている事、分かってない事を誰でも分かるように解説します。

この疑問は今でも分かってない事の方が多くて、あなたをガッカリさせる事が目的ではないです。

まだ探知されていない未知の世界、まだ分かっていないことが何なのか分かれば未来がものすごい可能性に満ちている事が見えてくる。ワクワクする発見の第一歩は何が分かっていないのか理解する事です。

理解の幅を広げて、宇宙最大の謎を知る旅に出発しよう。

石器時代

あなたがこの疑問を抱いたように、人類誕生の時から人々は基本的で当たり前の事に疑問をもってきた。

  • 宇宙は何で出来ているのか
  • 大きな石は小さな石が集まっているのか など

1つ目の疑問「宇宙が何で作られているのか」は壮大なテーマだ。大きな疑問だからではなく、あなたの家の中にあるすべての物は何?と聞かれるのと同じような疑問だかからだ。

数学や物理学を深く理解していなくても、家にはたくさんの家具や食器など覚えきれない物があり、1つ1つ家の中に入っている物をリストにするのは大変だと分かると思う。

石器時代にあなたが世界で初めて「宇宙は何で出来ているのか」の疑問に挑んだと思ってリストを作るとこうなる。

宇宙が出来ているものリスト

  • 私の家
  • 君の家
  • 私の石
  • 君の石
  • 近くの山
  • など・・・

勘の良い人はこのリストの欠点に気づくだろう。完成するにはリストがものすごく長くなってしまう。仮に太陽、地球、月とリストにしても同じ結果になる。

物体だけでなく、その物体の中にある小さなパーツや部品まで分割してリストアップするならこのリストは無限に長くなりそうだ。

だからと言って、物体の内部を無視すると宇宙の中身は「宇宙」が入っているで終わってしまう。このようにリストアップする方法には問題があるのだ。

満足できる宇宙リストの答えは何か

リストを作成しても本当の答えにはならない。誰しも納得する答えにするためには、目に見える複雑な世界、無数の物体を数えるだけの名称リストではなくてシンプルにしなくてはいけない。

酸素、水素、窒素などが並んだ元素周期表は、このようにして生まれたのである。

元素周期表は人類が見て触って確かめた物体が100種ほどの基本的な部品に整理されて書き込まれている。これを見ると宇宙はレゴブロックのように元素を組み合わせれば何でも作れそうだと分かる。

元素をレゴのように組み合わせれば、水も山も海だって作れてしまうのだ。もちろんあなたの家の中も作れる。

基本的な部品(元素)を使うとどんなに複雑な物体(地球とか)も実は単純な物体が組み合わさって出来ている。

だから、その単純な物体の謎を解き明かせば宇宙を深く理解できるのだ。

でも「なぜ元素で作れるのか」、「なぜシンプルに出来てるのか」、その理由はまだ分かっていない。

本当は地球の周りだけがたまたまシンプルになっているだけで、まだ調べていない他の種類の物質も元素でシンプルに出来るかどうかはまでは分からないのだ。

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人類が検証した物体では

人類が検証した物体では、なぜだか物体は小さな粒子で出来ているように見える。今では何千年もの研究で石器時代よりは見事な物質についての理論が出来上がっている。

私たちのよく知ってる物質たちは周期表の元素の原子で出来ている。

そして1個1個の原子は、原子核の周囲に電子の雲が取り囲んでいる。原子核には陽子と中性子が入っていて、その陽子や中性子はアップクォークとダウンクォークからできてる。(素粒子)

3種類の粒子で何でも作れる

だから、元素周期表の原子1つはすべてアップクォークとダウンクォークと電子のたった3種類の素粒子だけあれば、どんな元素でも作る事ができる。

凄すぎる、、石器時代では無限にまで長かった宇宙の材料リストが100種類ほどの元素でできていて、その元素はすべて3種類の小さなつぶ(素粒子)で出来ているようだ。

だが、宇宙は何で出来てるかを分かった気になるにはまだ早い。この説明には重要な2つの謎が抜けている。

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素粒子は3種類だけではない

なぜか電子と2種類のクォークだけでなく、他にも数種類の粒子がある。普通の物質を作るには3種類の粒子だけで足りるのに、20世期にさらに9個の物質の粒子と、力を伝える5種類の粒子が見つかった。

新しく見つかった素粒子には、まるで幽霊のようなニュートリノという粒子がある。

この不思議なオバケ粒子は厚さ何兆キロもの鉛の塊を1度も鉛に衝突せず、通り抜ける。

ニュートリノにしてみれば、鉛は透明で通過できる物体なのだ。その他にも物質を作る3種の粒子に似ているけど、重すぎる粒子などもある。

なぜ余計な粒子があるのだろうか?

他にもまだ知らない粒子があるのだろうか、その答えはまだ見つかっていない。

その不思議な素粒子については別の記事で詳しく紹介しています。

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結局、宇宙は何で出来てるのか

さっきの説明に足りないもう1つの大事なことを紹介します。

太陽や地球や彗星やチーズバーガーを作るにはさっきの3種類の素粒子で足りるけど宇宙にあるものはこれだけではない。

実はこのような物質は宇宙のごく一部でしかない。

私たちが普通の物質だと思っているような、3種類の素粒子で作れる物質はかなり珍しい。

宇宙の中に存在するあらゆる物のうち、私たちの知ってる普通の物質は5%ほどしかなくて宇宙を作っている残り95%は何だろう。

その答えはまだ研究段階で正確には分かっていない。

宇宙の中身の円グラフ

宇宙を作ってるものを円グラフで表すとこうなる。太陽や地球や彗星やチーズバーガーなどの普通の物質はこの5%に含まれる。もちろん、あなたも5%の一部です。

残りの27%が「ダークマター」と呼ばれる不思議な何か。

残りの68%は「ダークエネルギー」と呼ばれる何か。ダークエネルギーは正体不明の謎エネルギーでこれが宇宙を膨張させていると宇宙物理学者は考えているけど、それ以上のことは全く何も分かっていない。

ダークエネルギー

この2つのダークな何かについてと、円グラフの正確な値がなぜ分かったかの理由はこの記事で紹介しています。

私たちの理解している科学や物理なんてその程度のレベル。

知的探究心から何千年も研究をして物質を分解して元素周期表にする素晴らしいことをやってのけたのに、それが全体のたった5%だったなんて知ったらガッカリするかもしれない。

でも大事なのは残念だと思わずに、とてつもない大発見や成長できる可能性が残っていると考えること。

探究し、知識を増やし新しいアイデアを思いつく可能性だ。

もし、これが地図だったら?地球の陸地の5%しか、まだ誰も行った事がないと君が知ったらどうだろう?

世界中のアイスの味を5%しか、君はまだ食べて無いとしたら?他の味を食べてみたいと思うはずだ。新発見の可能性にドキドキしてくるはずだ。

小学生の時、歴史上の偉大な冒険家のことを教わったと思う。あらゆる冒険家が未知の海にでて新しい大陸を発見し、世界の地図を作った話だ。

今となってはGPSが使えるようになり、Googleマップを使えば世界中の大陸や小さな島にも残らず名前がついていて、探検はもう終わったように思ったかもしれない。

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まだまだ新しい発見の可能性にあふれている

本当の冒険はまだ始まったばかりなのだ。明日、宇宙についての知識がひっくりかえるかもしれない。

たった5%しか分かっていない事が、いま分かっているから何を調べたら新しい発見があるかは予想がついている。

しかも、その為に必要な強力な素粒子加速器や重力波検出装置や高性能な望遠鏡など、石器時代に比べたら、魔法の道具に思えるような装置が次々に作られている。

科学の大きな謎には必ず、明確な答えがある。今その答えがまだ分かっていないだけだ。

エイリアンはいるのだろうか、その答えは一つに決まっている。

地球が丸い事に気づいた時のように、自分の世界観が歪んだ色眼鏡で見ていた事に気づくたびに、大きな変革が起こる。そうやって科学は進歩してきた。

「地球が平らだ」「地球中心に太陽が回っている」なんて、どれもその時のデータでは当たり前だったけれど、今となっては恥ずかしいくらいに無知だったと思う。

大きな変革が、すぐ先に迫ってきているのは間違いない。今は当たり前の相対性理論や量子物理学が、無知に思える見当もしない新しい理論が出来るかもしれない。

200年後に現代の理論は正しいのだろうか。今の知識を未来から振り返ったら、地球中心の世界や、地球が平らだと思っていた人の世界観のように思えるかもしれない。

宇宙を理解する人類の旅はまだ始まったばかりなのだ。

宇宙が何でできてるかの結論はこうだ。
「普通物質5%、ダークマター27%、ダークエネルギー68%」で出来てる。
(まだまだ検証段階で、謎の何かが95%もある。明日には新しい発見で変わるかも、、、)

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