お知らせ: 本記事はAIによる翻訳です。誤りがある可能性があります。原文(英語)が正式な版です:Open Challenges to Physics

ΛCDMをはじめとする主要な模型には深い敬意を払っています。ここで提起する問いは、それらのデータに反対するものではありません。問いただしたいのは、データそのものではなく、その土台にある前提です。前提を吟味せずに結論を語るとき、物理学は「立証責任の転嫁」という誤謬に陥ります。

問い1: 重子物質は、プランク尺度を超えて密度を際限なく高め、無限に達することを可能にする内在的な性質を、いったいどのような形で持っているのか?

情報化時代における、検証されていない物語と物理学

1939年、オッペンハイマーとスナイダーは『フィジカル・レビュー』誌に「重力収縮の続行について(On Continued Gravitational Contraction)」を発表しました。この論文は、事象の地平面の向こう側で何が起きるかについての物語として、その後の主流物理学に受け入れられていくことになります。アインシュタイン自身はこの結論に同意していなかったにもかかわらず、です。その後数十年で物理学と量子力学は大きく発展しましたが、「特異点」という物語――あるいは神話――は今も生き続けています。

例を挙げましょう。太陽の100倍の質量を持つ星を考えてみます。この星は重子物質でできており、やがて崩壊してブラックホールになるとされます。しかし、科学がどれほど進歩しても、私たちは重子物質が無限圧縮を可能にするような性質を、ひとつも発見していません。物理学は特異点の議論においてブラックホールの幾何学と重力を持ち出しますが、その前に、既知の重子物質の知見からその可能性を実証しなければなりません。科学は既知で確立された事実から出発すべきであり、未知の領域については仮説や想定として扱うのが筋です。人間は身のまわりの重子物質にはアクセスできますが、ブラックホール内部の幾何学や極限の重力にはアクセスできません。もし物理学がそのような性質をどんな形でも証明できないなら、「特異点」の物語は現代の神話と断じられべきであり、宇宙を知りたいと願う一般の人々に語り聞かせるべき物語ではなくなるはずです。

もしこの物語が語られ続けるなら、物理学は古代の吟遊詩人の神話や、過去の国家宗教が語った天界の物語と何ら変わらなくなります。問うことが許されず、ごまかしが横行する世界です。現代物理学でも事情は同じです。追い詰められたときの定番の答えは「現在の数学的理解が破綻するのだ」というものであり、反論する側には物理学と数学の博士号を取ってから来いと言う。それは人間の知性への偏見です。たとえてみましょう。まるで国教となった科学がガリレオに対して「まず聖典をすべて読み込み、十分な知識を身につけてから反論しろ。その答えは聖典の光のもとで審判される。聖典に沿わないなら、それは妄想だ。お前は異端者だ」と命じているようなものです。

実際、アインシュタインは1921年の講演『幾何学と経験』の中でまさにこのことを語りました。しかし誰も彼を本気にせず、1939年に『アナルズ・オブ・マスマティックス』誌に発表した論文にも耳を貸しませんでした。彼の論理的で知的な直観は、無限へと続くあの無慈悲な穴など存在し得ないというものでした。オッペンハイマー&スナイダーの業績と同じだけ重要な見解だったのだから、真剣に検討する責任が科学コミュニティにはあったはずです。

問い2: 空間とは、いったい何なのか? それは素朴な知覚としての「空間」と、どう意味のある違いを持つのか?

原初の目と、空間の知覚

先史時代、初期農耕共同体の人々が空間について何を考えていたか、私たちには証拠がありません。しかし彼らは農業をしていました。想像してみてください。あなたは先史時代の人間で、土地の一画を持っています。種を蒔く場所を知っていて、前後左右に移動し、種を地面に埋めて土で覆う。やがてそれは芽を出して育つ。デカルトが提示した x, y, z 座標による記号的表現は、古代の人々の空間の捉え方と比べて、どこにどういう意味のある違いを持つのでしょうか?

近代科学もまた、空間を当たり前のものとして扱ってきました。科学者たちにとって空間とは、新しい道具が揃っただけの新しい遊び場でした。彼らは空間の曲がりを測り、光の曲がりを測りながら、こう問うことはしませんでした。「待てよ、質量を持つ物体を、空間は全方向から取り囲んでいるのではないか?」「質量を持たない光子は、空間に従って動いているのか、それとも物体の重力引力に従っているのか?」これらの前提を、意味のある形で検証したことがあるのでしょうか? 分かっている範囲では、既存のデータはとても美しく整合しています。座標は局所的・準局所的な空間では見事に機能しますから。それでも、この問いは顔を真正面から見つめてきます。空間とは、いったい何なのか? それはただのグラフィックでもピクセルでもありません。すべての重子物質が存在している場所です。空間を単なる格子状の布きれとみなすことは、おそらく人類史上最大の盲点です。物理学は、宇宙が「平坦」であるということの意味を考えようとしたことがありません。それはデータ点のように扱われてきました。一方で物理学者は空間を「無」と呼び、他方では空間が「曲がる」と言います。この二つの主張を、どう論理的に両立させるのでしょう? 曲がるものなら、何らかの性質を持つはずではないでしょうか? それなのに彼らは、空間が恒星であれ銀河であれ銀河団であれ、あらゆる物体を全方向から取り囲んでいること、そして光は空間に従うことを見落としたままなのです。

ここで、ユークリッドと出会います。彼の抽象幾何学は、私たちの知る「空間」――原初的概念としての空間――から離脱したものでした(ユークリッドの公準が何を意味していたのかについては、近いうちに専用の記事を発表する予定です)。しかしその後の時代人々は、原初の目と原初の知覚で彼の抽象幾何学を見つめ、理解不能だと切り捨てました。著名な数学者ダフィット・ヒルベルトでさえ、自らの公理系の中で多くの公準を作り直し、いくつかは冗長だと判断し、そして最も有名な第五公準に至っては、意味をなさないとみなしたのです。ですがユークリッドは、どこかの無名のギリシャ哲学者ではありません。彼は時代の学者であり、彼以前の数学を集め、書き残した人物です。ギリシャ人は幾何学に徹底的な知的厳格さと、抑えることのない論理を注ぎ込みました。彼らは何ひとつ、当然のこととして扱ったりしなかったのです。空間に関する私自身の仮説は、今後の記事で詳しく展開していきます。

壊れた幾何学を使い続けるかぎり、彼らは必ず無限へ発散する数に行き当たります。そのとき彼らはどうするのでしょうか。そう、繰り込み(renormalization)です。データへの当てはめによって、模型の生命を延命させ続ける。まさにそれこそが、物理学が独断的な眠りの中にいる理由です。

こうした場当たり的なデータ加工の実践は、私に何かを思い出させます。そうですね、宗教における「訓釈(exegesis)の修正」です。人間の「正しくありたい」という衝動のせいで、また。

空間について私たちが知っている唯一のことは、量子ゆらぎが絶えず起こり続けているということです。だからこそ、人間は「真の真空」を得ることができません。これは量子力学につながる話です。微小な量子の励起が宇宙の隅々で生まれては消え、空間という岩盤の上に乗っている。それなのに、これは「無」だとされる。まるで量子領域が空間とは別物であるかのように。ここ地球にいようが宇宙の果てにいようが、量子領域は空間の中に遍在しています。至る所で量子ゆらぎに満ちたこの空間を「無」だと言っているのが、本当に物理学なのでしょうか? その沈黙は、痛烈です。