第14章　はしにある問い

第164夜：静かな時間

任務百六十四日目、ヌールにはいつもとちがう勤務がありました。ステーションのある実験が、乗組員の夜のさなかに小さな調整を必要としていて、地上のチームは、その時間にだれかが起きて見守っていてほしいと考えていたのです。トマスとアデはいつもどおり眠ることになっていました。ヌールは早めに寝て、アラームが鳴ったら起き、作業をして、もう一度眠るまで数時間、実験から目を離さないようにするのです。地上も、はるか下の画面から見守っていることになっていました。本当にひとりきりというわけではありませんが、ステーションはとても静かに感じられるはずでした。

アラームは、決めておいた時刻に鳴りました。彼女は寝袋のファスナーを開け、小さな寝室からそっと体を押し出して、うす暗い区画の中を漂っていきました。夜には、ステーションの明かりは暗くされています。ファンは、いつものようにうなっていました。無重量状態では空気はひとりでには動かないので、ファンがなければ、眠っている人の吐いた息が顔のまわりにたまってしまうことがあるのです。操作パネルの上では、小さな緑や青の明かりが光っていました。どこかで、ポンプがかちりと動いては止まっていました。

調整は、ほんの二十分で終わりました。ヌールはタブレットの手順にしたがって一段ずつ進め、地上はヘッドセットを通して、静かな声で一つひとつの段階を確かめていきました。それからは、画面の数字を見ながら待つことのほかに、何もすることがありませんでした。彼女は大きな窓のところへ漂っていきました。ステーションは地球の夜の側にありました。下の惑星は暗い影になっていて、人が住んでいるところには細い光の糸があり、あちらこちらで遠くの雷がひらめいていました。上には、数えきれないほどの星がありました。

暗い惑星のふちに沿って、少し緑がかった、細くかすかな輝きが、リボンのように地球の上に横たわっていました。それは大気光と呼ばれます。大気の高いところで、昼のあいだに太陽の光からエネルギーを受けとった原子や分子が、そのエネルギーを、とても弱い光としてゆっくりと返しているのです。地上からは、それに気づくことはほとんどできません。ステーションからだと、暗い夜には、それが地球の丸み全体のふちどりになります。ヌールはもう何度もそれを見ていましたが、それでも見るたびに手を止めて、ながめずにはいられませんでした。やがてステーションは先を急ぎ、まもなく惑星のふちに明るい夜明けの線があらわれ、次の周回まで夜は終わりました。

静けさの中で、ヌールは、ちょうどこのとき暗い道を運転しているであろうサミのことを思いました。夜に働く人は、この感じを知っています。世界は眠っていて、仕事は落ち着いていて、心は大きな問いの中へさまよい出しはじめるのです。その日の昼間、サミはまさにそんな問いの入ったメッセージを送ってきていました。「もし宇宙が138億年前に始まったのなら」と彼は書いていました。「宇宙のはしはどこにあるの？　それに、始まる前には何があったの？」

これらは、人々が問いかけてきた中でもっとも古い問いの一つであり、もっともむずかしい問いの一つでもあります。今夜の物語は、それらについての物語です。閉じた扉よりも、開いた扉のほうが多い物語です。天文学者に何が言えるのかを見ていき、そして、だれにもわからないところについては、正直にお話しします。

どこまで見えるのか

まずは、見えるものから始めましょう。光は秒速およそ30万キロメートルで進み、宇宙はおよそ138億歳です。ですから、どの方向にも138億光年までしか見えないと考えるのは自然なことです。それより遠くからの光は、私たちに届く時間がまだなかったはずだからです。この考えは本当のことに近いのですが、一つ大切な点を見落としています。光が旅をしているあいだに、空間が引き伸ばされていたということです。

空港の動く歩道の上を歩いている働き手を思い浮かべてみてください。ただし、その歩道は、彼女が歩いているあいだにどんどん長くなっていくのです。彼女は一定の速さで歩きますが、端にたどり着くころには、歩き出した場所は、自分が歩いた距離よりもはるかに後ろになっています。もっとも遠くの場所からの光は、少しこれに似たふるまいをしています。それは138億年近く私たちに向かって旅をしてきましたが、そのあいだに、私たちと出発点とのあいだの空間は、とてつもなく引き伸ばされたのです。

ですから、光が私たちに届いている中でもっとも遠い場所は、今では138億光年よりもはるかに遠くにあります。今の測定によると、私たちに見える領域のはしは、今ではどの方向にもおよそ460億光年のかなたにあります。天文学者は、この領域を観測可能な宇宙と呼んでいます。はじまりから今までのあいだに、光が私たちに届く時間のあった、宇宙の部分のことです。以前の夜に出会ったいちばん古い光は、このはしのすぐ近くからやってきています。

このはしのほうを見ることは、過去をふり返ることでもあります。遠くを見るほど、光はより早い時期に出発しています。望遠鏡が見つけたもっとも遠い銀河は、宇宙がまだ数億歳だったころの姿で見えています。その向こうには、はじまりからおよそ38万年後に解き放たれた、いちばん古い光があります。そしてその向こうへは、ふつうの光では行くことができません。それより前には、宇宙は光が横切ることのできない輝く霧だったからです。ですから、観測可能な宇宙は、ただの空間ではありません。それは歴史の長い記録でもあり、いちばん新しいページは私たちのいちばん近くに、いちばん古いページはいちばん遠くにあるのです。

このはしが何なのかを理解しておくことが大切です。それは壁ではありませんし、宇宙の終わりでもありません。それは地平線です。海で見る水平線のようなものです。浜辺に立つと、ある線のところまでしか海は見えませんが、海はそこで終わっているわけではありません。その線は、見える範囲の限界にすぎないのです。同じように、観測可能な宇宙のはしは、私たちのいる場所から見えるものの限界です。遠くの銀河にいるだれかには、その人を中心にした、その人自身の観測可能な宇宙があるはずです。

地平線の向こう

私たちの地平線の向こうには、何があるのでしょうか。ほぼまちがいなく、さらに宇宙が続いています。私たちにわかるかぎり、いちばん大きな規模では、宇宙はどの方向でもどの場所でも、だいたい同じように見えます。銀河、銀河団、そして宇宙の網の大きな糸と何もない領域です。私たちに見えるもののすぐ向こうで、宇宙が変わったり終わったりしているという手がかりは、何もありません。ですから、ほとんどの天文学者は、私たちの地平線の向こうにも、私たちの知っている銀河によく似た銀河が、さらにあるだろうと考えています。

宇宙がどの方向でも同じように見えることを、天文学者はどうやって知ったのでしょうか。彼らは空全体にわたって銀河を数え、地図にして、いちばん大きな規模では、どこでも似たように広がっていることを見つけています。いちばん古い光は、どの方向でもほとんどまったく同じ温度で、ちがいはごくわずかです。もし宇宙の中で私たちのいる部分が特別な場所、たとえば何かの中心やはしの近くだったとしたら、空のある側と反対側とで、ちがいが見えるはずです。そのような大きなちがいは、見つかっていません。

では、宇宙はその先にどれくらい続いているのでしょうか。ここで、本当にわからないことにたどり着きます。宇宙は、とてつもなく大きいけれど、それでも有限なのかもしれません。あるいは、終わりなく続いているのかもしれません。どちらの可能性も、今日私たちが測れることと合っています。測定によると、私たちに見えるいちばん大きな規模では、空間はほぼ「平ら」です。これは、ボールの表面のように、空間が曲がって自分自身に戻ってくるようには見えない、ということを言い表したものです。もし曲がっているとしても、その曲がり方はとてもゆるやかで、私たちの地平線の内側では、まだとらえることができないのです。ですから、宇宙全体が有限なのか無限なのかはわかりませんし、確かに知ることはけっしてできないのかもしれません。

午前三時に抱えるには、奇妙な考えかもしれません。けれども、そこにはどこか落ち着いたものもあります。人類の歴史のほとんどのあいだ、人々は次の山並みの向こうに何があるのか、海の向こう岸に何があるのかを知りませんでした。それでも彼らは、働き、ものを築き、思いをめぐらしつづけました。私たちも、ずっと大きな規模で、それと似た立場にいるのです。私たちの地平線は、人々がこれまでに知ったどんな地平線よりも広く、それでもまだ、その向こうにはさらに何かがあるのです。

観測可能な宇宙が小さくないことも、思い出しておく価値があります。そこには何千億もの銀河、もしかするとそれ以上がふくまれていて、一つひとつの銀河には何千億もの星があるかもしれません。私たちの地平線の内側だけでも、だれかがくわしく調べつくせる量よりも多くのものがあるのです。その向こうにある未知のものが、知られているもののすばらしさを少しでも減らすことはありません。

インフレーションと呼ばれる考え

では、はじまりへ、いちばん最初の瞬間へと戻りましょう。以前の夜に、私たちは一秒のごくわずかな一部のころから、最初の数分間をへて、いちばん古い光まで物語をたどりました。けれども、いちばん最初のところには、熱いはじまりという基本的な描き方だけでは説明のつかない謎が、いくつかあるのです。

一つの謎は、いちばん古い光が、どの方向でもほとんどまったく同じ温度だということです。けれども、空の反対側どうしからやってくる光は、基本的な描き方では、おたがいに熱を分けあう時間がまったくなかった領域から来ています。それなのに、どうしてそれほど似ているのでしょうか。大きな建物の両はしにある二つの別々の部屋に入って、テーブルの上の二杯のお茶が、まったく同じ温度になっているのを見つけるのに、少し似ています。だれも一方の部屋からもう一方の部屋へ熱を運ぶことはできなかったはずなのに。もう一つの謎は、なぜ空間がこれほど平らに近いのか、ということです。

1980年ごろ、科学者たちは、こうした謎に答えるための考えを提案しました。それは、インフレーションと呼ばれています。この考えによると、一秒よりはるかに短い、ごくわずかな最初の瞬間に、空間はとてつもなく速く、それ以来のどんな時期よりもずっと速く大きくなりました。すでに温度が一様になっていたとても小さな領域が、巨大な大きさにまで引き伸ばされたのです。それなら、空の遠く離れた部分どうしがなぜこれほど似て見えるのかが説明できますし、どんな曲がり方もならされて、空間が平らに見えることも説明できます。巨大な風船の小さな一部分が平らに見えるのと同じです。

インフレーションは、いちばん古い光の中のごく小さなさざ波がどこから来たのかも示しています。インフレーションの考えでは、原子よりも小さな、とてつもなく小さなでたらめなゆらぎが、急速に大きくなるあいだに、とてつもない大きさにまで引き伸ばされました。その引き伸ばされたゆらぎが、わずかに濃い領域とうすい領域になり、それがのちに銀河へと育ったのです。人工衛星がいちばん古い光の中に測ったさざ波の模様は、インフレーションの予言とかなりよく合っています。

では、インフレーションは本当なのでしょうか。正直な答えは、まだわからない、というものです。それに合う観測もあり、多くの科学者は、それが今ある中でいちばんよい考えだと考えています。けれども、証明されてはいません。この考えにはいくつかのちがう形があり、ほかの説明を提案している科学者もいます。天文学者たちは、インフレーションが残したかもしれない、ある種のかすかな模様を、いちばん古い光の中に探しています。もしそれが見つかれば、この考えはずっと強いものになるでしょう。見つからなければ、問題は未解決のままです。今のところ、インフレーションは、支持のある考えであって、確立された事実ではありません。

はじまりの前？

では、サミの質問の二つめの部分、はじまりの前には何があったのか、についてはどうでしょうか。ここは、誠実な科学が、とてもはっきりと言わなければならないところです。わからない、と。以前の夜に見たように、私たちの今の物理の法則は、いちばん最初の瞬間を描き出そうとすると、はたらかなくなってしまいます。その時点で何が起きたのか、それより前に何かがあったのかを教えてくれる、確かめられた理論はないのです。

多くの科学者は、いつか新しい理論がこれを助けてくれることを願っています。今日、物理学には、ちがう範囲ではたらく、とても成功した二つの理論があります。一つはアインシュタインの重力の理論で、星や銀河や空間の膨張を描き出します。もう一つは、とても小さなもの、原子とその中の粒子の世界を描き出します。いちばん最初の瞬間には、宇宙全体がとてつもなく重く、しかもとてつもなく小さかったので、両方の理論が同時に必要になるはずです。けれども、その二つをつなぐ、完全で確かめられた方法は、まだだれにも見つかっていません。だれかがそれを見つけるまでは、いちばん最初の瞬間は、私たちの知識の届かないところにありつづけるのです。

もしかすると、問いそのものに意味がないのかもしれません。「地球でいちばん北の地点の、さらに北には何があるのか」という問いを考えてみてください。地球の表面の上では、北は一つの方向です。けれども、惑星のいちばんてっぺんに立つと、どの方向も南で、それより北へ行くことはできません。時間そのものが宇宙とともに始まったのかもしれない、と考える科学者もいます。もしそうなら、はじまりの「前」に何が起きたのかを問うのは、いちばん北の地点のさらに北に何があるのかを問うようなものになるでしょう。これは新しい考えではありません。千年以上も前に、時間は世界とともに始まったのかもしれない、それより前にそれだけで存在していたものではないのかもしれない、とすでに唱えていた思想家たちがいたのです。

私たちの宇宙は、もっと前の何か、たとえばそれより前の段階や、もっと大きな全体から生まれてきたのだ、という考えを探っている科学者たちもいます。インフレーションやほかの理論のいくつかの形は、それぞれが自分のはじまりを持つ、たくさんの宇宙がありうることを示しています。こうした考えは興味深く、中には数学の上で注意深く組み立てられているものもあります。けれども、これまでのところ、そのどれかが本当であることを示す観測はありません。それらは探っていくべき可能性であって、発見ではないのです。

多くの人は、はじめのうち、これを落ち着かないものに感じます。私たちは、「むかしむかし」で始まって、その前に何があったのかがわかっている物語が好きです。けれども、「まだわからない」と言うことには、尊重すべき誠実さがあります。この本のどの章も、かつてはわかっていなかったことから始まりました。銀河までの距離、空間の膨張、いちばん古い光。そうした問いの一つひとつは、根気強い仕事によって答えられてきました。今日の問いのいくつかも、きっと答えられていくのでしょう。今は子どもである人々や、まだ生まれていない人々によって。

夜に書いたメッセージ

画面の数字は落ち着いたままでした。実験は順調に進んでいました。当直が終わる少し前に、地上は、もう眠りに戻ってよいとヌールに伝えました。彼女はお礼を言い、最後にもう一度窓のところへ漂っていって、暗い地球の上の星々をながめました。

それから、彼女はサミにメッセージを書きました。「今夜は、サミと同じ時間に起きているよ」と彼女は書きはじめました。「サミの質問には、全部の答えはないの。どの方向にも、およそ460億光年先まで見ることができる。光が旅をしているあいだに、空間が引き伸ばされたからね。その向こうには、たぶんもっと宇宙が続いているけれど、どれくらいあるのかはだれにもわからない。それに、はじまりの前に何があったのか、そもそも前というものがあったのかどうかも、だれにもわからないの。安全運転でね。今夜は二人とも、暗闇の中で働いているね」

サミは数分後、だれもいない道ばたに車を止めてそれを読みました。彼はフロントガラスごしに空を見上げました。「じゃあ、二人とも同じわからないものを見ているんだね」と彼は返事を書きました。「おやすみ、姉さん。それとも、おはよう、かな。そっちのことは、いつもよくわからないよ」

当直が終わると、ヌールはふたたび寝袋にもぐりこんで、ファスナーを閉めました。ステーションはまだ静かでした。トマスは自分の寝室で、アデも自分の寝室で眠っていました。数時間後には明かりが明るくなり、ほかの二人のアラームが鳴って、また一日の仕事が始まります。今はまだ、問いを開いたままにして目を閉じました。そして、それが少しもいやではないことに気づきました。

長い勤務や長い一日のあと、夜遅くにこれを読んでいらっしゃるなら、あなたも、ほとんどの人が眠っているあいだに起きているのかもしれません。夜は、大きな問いを重たく感じさせることがあります。けれども、それは道づれのようにも感じられるのです。同じ空の下で、人々は何千年ものあいだ、はしはどこにあるのか、その前には何があったのかと問いかけてきました。今夜は、あなたもその一人です。

よくある誤解

宇宙には、部屋のつきあたりの壁のようなはしがあり、その壁の向こうには何もない空間か、まったくの無があるのだ、と思っている人はたくさんいます。けれども、そのようなはしを示した観測は、これまでに一つもありません。観測可能な宇宙のはしは、地平線、つまり私たちの見える範囲の限界であって、宇宙の終わりではありません。銀河がとぎれて壁が始まる場所は、知られていません。私たちにわかるかぎり、宇宙にはそのような種類のはしはないのです。

また、宇宙はおよそ138億歳なのだから、138億光年先までしか見えない、と思っている人もたくさんいます。これは筋が通っているように思えますし、もし空間が引き伸ばされていなかったなら、正しかったでしょう。けれども、光が旅をしているあいだに空間が引き伸ばされてきたので、もっとも遠い光が出発した場所は、今ではずっと遠くにあるのです。どんな光も、およそ138億年より長く旅をしてきたわけではないのに、観測可能な宇宙のはしが、今ではどの方向にもおよそ460億光年のかなたにあるのは、そのためです。

最後に、たくさんの宇宙があることを科学が示した、と思っている人もいます。映画や記事で、この考えを、ときにはわかっている事実であるかのように紹介されているのを見たことがあるかもしれません。実際には、たくさんの宇宙についての考えは、いくつかの理論から出てくる可能性です。それらは観測されておらず、今のところ、ほかの宇宙が存在することを示す証拠はありません。それらは推測のままであり、興味深いけれど証明されていないものなのです。次の夜は、ヌールの滞在の最後の夜です。はじまりから、あなた自身の家の上に広がる夕方の空まで、物語全体をふり返りましょう。