宇宙膨張が正しいとする現代宇宙論では、時間を遡るとビッグバンへと収束します。しかし、その「一点」が何を意味するのか、膨張が等速度ならどうなるのか、さらに膨張そのものが正しくないとすれば何が崩れるのか。この記事では、宇宙論の基本概念を整理しながら、それぞれの可能性を分かりやすく解説します。
加速膨張モデル：一点に収束する場合の意味
現在の標準宇宙論（ΛCDMモデル）は、宇宙が加速的に膨張していると説明します。時間を逆行すると、全ての物質・放射・空間そのものが一点に集まる「特異点」に至ります。これは「空間なのか？物質なのか？時間なのか？」という疑問に対して、答えは「全てが未分化な形で一体化していた」と言えます。
初期の宇宙では、エネルギーと物質の区別もなく、時空そのものも極限状態にあったため、「一点」は空間や物質というより「時空とエネルギーの始まり」と解釈されます。
等速度膨張モデル：一点に収束しない場合
もし宇宙膨張が等速度で進んでいたなら、過去に遡っても「無限に密度が高まる一点」にはならず、初期にある種の有限な広がりを持っていたと考えられます。この場合は、エントロピーやエンタルピーといった熱力学的概念で表される「拡散モデル」に近くなります。
つまり、宇宙の始まりが完全な「点」ではなく、ある種の高エネルギー状態の広がりだった可能性が示唆されます。これは現在の量子宇宙論やブレーン宇宙モデルなどでも議論されるテーマです。
宇宙膨張が正しくないとしたら？
もし宇宙膨張という前提そのものが正しくないなら、観測事実の多くを説明できなくなります。例えば、以下の問題が生じます。
- 宇宙背景放射：ビッグバンの痕跡であるマイクロ波背景放射が説明できない。
- 銀河の赤方偏移：遠方銀河が遠ざかっている事実と一致しない。
- 元素の存在比：水素・ヘリウム・リチウムなどの軽元素の比率が理論と合わなくなる。
これらは膨張宇宙モデルの大きな支柱であり、それを否定すると代替理論が必要になります。代表的な代替仮説として「定常宇宙論」がありましたが、観測データと矛盾するため現在は支持されていません。
実例でイメージする宇宙の始まり
宇宙の一点を風船に例えると、加速膨張モデルでは風船の表面を無限に小さく縮めると「一点」になるイメージです。一方、等速度膨張モデルでは、縮小しても最初から小さな有限の風船のような広がりがあるイメージです。
どちらのモデルにせよ、重要なのは「空間の外側が広がる」のではなく「空間そのものが膨張する」という視点です。
まとめ
宇宙膨張が加速的であれば、過去は一点に収束し、それは物質・時間・空間を区別できない特異点と考えられます。等速度なら一点に収束せず、拡散的な始まりを想定できます。膨張そのものが正しくない場合、背景放射や赤方偏移など観測的事実を説明できなくなり、現代宇宙論は成り立たなくなります。いずれの議論も未解明部分を多く含みますが、観測と理論の照合を通じて、宇宙の始まりの理解は日々更新されています。
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