Credit : The Contemporary Physics Education Project

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　この画像は、宇宙の冒険について議論した結果を模式図化したもので、宇宙論図表として現代物理学教育プロジェクトが作成したものです。

　２００３年３月の初めにアメリカのローレンス・バークレー国立研究所での粒子データ・グループから粒子の宇宙冒険を求めて生成されました。

　現代物理学教育プロジェクトとの協力で「宇宙の歴史と運命」と呼ばれる新しい図表の実地試験版になります。

　ここから長文の宇宙の終焉の触りについて解説します。飛ばして、立体画像に進みたい方は、ここをクリックしてください。でも今日の立体画像も長文と同じでたぶん魅力はないかもしれません。


　暗いエネルギーの性質を発見することの重要性について

　「暗いエネルギー」の自然を発見する課題は、宇宙論に対して明らかに重要性のあるものです。

　宇宙の拡大の見かけの加速は、宇宙に属している暗いエネルギーのものであると考えられています。そして、それはまた、宇宙マイクロ波放射背景において写像変動として観察されて、宇宙に零空間湾曲を起こして拡大の運動エネルギーと釣合いをとっています。

　暗いエネルギーが、定数のいわゆる宇宙論的定数または、成長するのであるならば、宇宙の運命は密閉されて永遠に広がり続けます。

　暗いエネルギーが減少して、若干の「典型」理論の場合のようになるならば、それは過去よりもさらに重要でさえあります。最大の重力で縛られた構造の形成を制限することで役割を果たしたかもしれません。

　いずれにせよ、宇宙の拡大に対するその影響を通して、暗いエネルギーは、大きい赤方偏移で天文の物体の全ての観察に影響を及ぼしています。

　暗いエネルギーの問題は、また、今日の物理学にとって主要です。

　基本的な理論で最高の試みは、上界が天文観察をとっておいたより、大きい多くのおそらく１２０桁位いである宇宙論的定数の存在を暗示しています。

　何十年もの間、問題としては宇宙論的定数を作る若干の分類の左右対称または、キャンセル・メカニズムに正確にゼロを見つけることであるようでした。

　今日の最も有望な理論の例えばストリング理論の唯一の最も偉大な失敗は、それらがこの必要条件を満たさないということです。

　暗いエネルギーが明らかに見つかった今、問題はより難しくさえしています。ちょうど理論的に予想されたことと比較して暗いエネルギーが、それほど小さい理由について説明できません。それが偶然に、現在の物質の中で宇宙の歴史でエネルギーと同じ桁のおおよそ２倍であるということの理由を説明することも同じです。

　このことについて説明する必要があることが、それらがあることを知ることについての問題に着手することで物理学者にとって正に難しい問題となっています。

　宇宙として時間で変わる宇宙論的定数または暗いエネルギーが進化しているために、物理学者は天文学者による新しい観察に頼らなければなりません。

　それが解かれるまで暗いエネルギーの問題は、広い基本的な物質の理論に対して私たちの理解を深めるのに障害物となります。


　宇宙論的定数が、一定かどうか知ることの重要性について

　物理学の中の最も面倒な問題のうちのひとつは、真空のエネルギーがとても信じられないほど小さい理由にあります。

　明らかにゼロ以外の真空エネルギーの観察は、ものすごい驚きとして起こりました。

　主要な物理学の将来の発展のために、これらの観察から推論して、宇宙論的「定数」が本当に一定かどうか、あるいは、観察が何らかの宇宙進化（時々、「典型」と呼ばれています）を示しているかどうか知ることは、欠かすことができない重要性があります。

　これらの興奮させるような問題の正確な探究は、物理学の中に天文学と同様に重大な影響を持ちそうです。


　拡大の過去を測ることの重要性について

　宇宙論は今日、経験的で理論上の科学の盛んで精力的な混合になっています。そして、天体物理学と粒子物理学から概念と手段を組み合わせます。

　最も新しい結果は、早くも驚きをもたらしました。宇宙の拡大は、明らかに重力のために予想通りに減速しているよりはむしろ、速まっています。

　このことは、最も単純には宇宙に関しての模型を作ることで示すことができます。物質の優位性は、正しく、全く粒子と作用について、古代のような不十分な私たちの現在の主要な物理学では理解が難しいことにもなります。

　この不意の結論の最もはっきりした証拠は、直接加速を示す宇宙の拡大率の変化の最近の超新星測定値から来ています。これらの測定値は、加速を引き起こすことがありえる新しい、極めて不安定で捉え難いエネルギー構成要素の存在を示します。

　宇宙マイクロ波背景放射と拡大の理論の中でのこの結論は、宇宙の質量密度の現在の測定で支えられています。

　この新しい謎に取り組んで立体の宇宙論的描写を確立し始めるために天文学者は、宇宙の年齢の30%までへ宇宙論的媒介変数の数値と拡大の歴史を決定する決定的な超新星の研究を行うために衛星実験を提案しています。

　この実験が速まっているエネルギーは、有力な赤方偏移範囲に対して敏感なので、主要な物理学のこの部分での特性についてほとんど独特の領域を与えています。

　宇宙論的媒介変数は、私たちの宇宙の構成要素の特徴を述べます。物質、宇宙論的定数、暗いエネルギー、湾曲、終焉を決定します。　

　暗いエネルギーの形で今日明らかな古代理論で解けるのだろうか？

　加速は、新しい拡大の時代として果てしなく続くのか？

　あるいは、拡大を漸移と重力が減速する暗いエネルギーになっているのか？

　これらは、基本的な問題です。


　宇宙論的媒介変数について

　宇宙論では、もはや２つの数字の拡張率Ｈ０と減速ｑ０の調査によって疑いがなくなりました。

　宇宙の古代の状態の大きな区別を見ることができなかった偉大なハッブルとサンデージ・プログラムを越えて科学者たちは、１９６１年と１９８８年のサンデージの総合的な概要によってはるかに進展しました。

　現在の拡張率H0と減速q0は、拡張要因a(t)の単に最初の2つの導関数だけです。そして、完全な作用の非常に部分的なパラメーター表示を意味します。

　これは、明らかにこれらの２つのモデル媒介変数の不足が、宇宙論を再建することを示しています。

　科学者は、導関数での夜空の数字あるいは、関数a(t)を必要とします。これは、超新星プログラムが、特定の数値の範囲で物質から過渡期で暗いエネルギーに拡大が減速されたと決定することにきわめて重大な数値として測定されたために、拡大を速めたことを期待してのことです。

　暗いエネルギーは、大部分はより高い赤方偏移の例えば宇宙マイクロ波背景放射調査の宇宙論的定数から見分けがつかなくて大部分は、低い赤方偏移として大規模な構造測定値で見ることができません。

　しかし、全てのこれらの異なる時代で拡大と宇宙の湾曲を徹底調査することは、天文学と物理学の両方とも整合性と意見が合っていません。けれども、暗いエネルギー及び無くなりかけている主要な物理学の発展について、両者が何かを得るという可能性にとって重要なことでした。

　さらに、宇宙の終焉の重要な違いがあるという状況については、物質よりむしろ暗いエネルギーによって支配されていました。

　密度の不安定な将来の作用は、普通の物質でよく知られています。それは、不均整的なゼロ（大きな空虚）または無限（大きな破砕＝ビッグ・クランチ）に向かいます。そして、湾曲が陰性であるか陽性かどうか次第です。しかし、これからの段階で新種の方程式が見つからなければ、臨界密度=１がその代わりに引きつけるものの解答となります。

　宇宙の構成要素は、将来平坦的な状態、つまり三次元の宇宙から限りなく二次元的な宇宙に接近すると計算されています。

　そして、全く宇宙そのものが終焉するのは地球年で１の後に０を２００個つけた年の時間との説があります。（参考までに100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000でもまだ５０個の年です。現在の宇宙の年齢は、13,700,000,000の０が８個の年です。残り１５０個は皆さんでつけてその長さを見てください。）