第2章　光は過去からの使者

第8夜：ランニングマシンの上の二時間

ステーションでの八日目には、ヌールは自分のリズムをつかんでいました。寝袋の中でアラームが静かに鳴ると目を覚まし、ファスナーを開けて、せまい通路へふわりと出ていきます。歯みがきには、飲みこんでもよい歯みがき粉を使います。吐き出すための洗面台がないからです。顔はぬれた布でふき、髪はすすぎのいらないシャンプーで洗います。朝食は、小さな蛇口からお湯を入れて戻すおかゆの袋と、ストローで飲むパック入りのコーヒーでした。

それから、毎日と同じように運動の時間がやってきます。無重量状態になると、体はすぐに、もう自分を支えなくてもよいことに気づきます。骨は強さを少し失い、筋肉は、とくに脚と背中の筋肉が弱くなっていきます。それを遅らせるために、ステーションにいる人はみな、一日におよそ二時間運動します。ヌールはランニングマシンから始めました。そのままだと体がマシンから漂い離れてしまうので、ベルトの上へ体を引き下ろす二本の伸縮するひもがついたハーネスを身につけます。ひもは腰と肩を押さえつけ、走っていると、重いような軽いような、不思議な感じがしました。

ランニングマシンのあとは自転車です。車輪がなく、実際にだれかが腰かけるわけでもないサドルがついています。そのあとは、持ち上げる運動のための機械です。この機械はおもりを使いません。おもりは落ちないからです。そのかわりに、腕や脚を一定の力で引っぱるので、地球のジムと同じようにスクワットや持ち上げる運動ができます。終わるころには、シャツがしっとりしていました。無重量状態では、汗は体を流れ落ちません。肌の上に小さく光るかたまりになってたまるので、ヌールはタオルでそれをぬぐいました。あとで、ステーションの機械がその水分を空気から集め、ふたたび飲み水に変えるのです。

その日の残りは、保守の作業でした。フィルターを交換し、ポンプを点検し、地上のチームから送られてきた長い点検リストのとおりに作業を進めます。その夜、眠る前に、ヌールは大きな窓のところへ行きました。ステーションはちょうど地球の影の中に入ったところでした。小さな部屋の明かりを消すと、目がゆっくりと慣れてきて、星が一つ、また一つと見えてきました。彼女は、本で読んだことはあっても見たことのなかったものに気づきました。星がまたたいていないのです。一つひとつの星が、静かで落ち着いた点になっていました。

地球では、星はまたたきます。星の光が私たちの上の動く空気の中を通りぬけるとき、こちらへ少し、あちらへ少しと曲げられるからです。空気の上には、光をかき乱すものが何もありません。ヌールは明るい星を一つ長いあいだ見つめながら、前の晩にサミが送ってきた質問を思い出していました。「星を見るとき、僕はその星の今の姿を見ているの？」。答えは「いいえ」だと、彼女は知っていました。そして、それこそが、はじまりの物語全体を解く鍵なのだということも知っていました。

いちばん速い使者

光は、私たちの知っている中でいちばん速いものです。一秒間におよそ30万キロメートル進みます。たった一秒で地球を七周以上できる速さです。台所で電気をつけると、光はあっというまに向こうの壁まで届くので、一瞬のことのように思えます。日々の暮らしのほとんどの場面では、光は出発したとたんに届くものとして扱ってかまいません。

速い使者とおそい使者のちがいを感じる方法を、すでにご存じかもしれません。雷が鳴るとき、まず稲妻の光が見えて、そのあとに雷鳴が聞こえます。光はほとんど瞬時に届きますが、音は光よりも百万倍近くおそく進むので、一キロメートルにつき数秒かかります。多くの人が、光ってからゴロゴロと鳴るまでの秒数を数えて、雷までの距離を見当づけます。天文学者は、光だけを使って似たようなことをしています。ただし、その秒は、分になり、年になり、何百万年にもなるのです。

けれども、光は瞬時に届くわけではありません。時間がかかるのです。そして宇宙の規模になると、その時間はとても目立つものになります。これは、天文学の中でもとりわけ役に立つ事実の一つです。星や銀河について私たちが知っていることのほとんどは、それらが送ってくる光のおかげでわかったものです。光は、宇宙のほかの場所から知らせを運んでくる使者です。そして、長い道のりを旅してきた使者がみなそうであるように、光が運んでくる知らせは、もうすっかり新しいものではありません。

遠くに住む友だちから郵便で届いた手紙を思い浮かべてみてください。封を開けると、友だちがそれを書いた日に何をしていて、どんな気持ちだったのかを読むことになります。それを読むころには、友だちは引っ越したり、仕事を変えたり、何を書いたか忘れたりしているかもしれません。手紙は本当のことを伝えていますが、それは過去の本当の姿なのです。空からの光は、その手紙のようなものです。光はいつも、出発した瞬間については本当のことを伝えますが、届いた瞬間については何も伝えません。

光の場合、遅れは距離によって決まります。遠くにあるものほど、その光は長いあいだ旅してきたことになり、運んでくる知らせも古くなります。近くなら、遅れはごくわずかです。遠くなら、それはとても大きくなります。この単純な考えから、空を見るとき、私たちはただ一つの瞬間を見ているのではない、ということになります。過去のさまざまな瞬間を、本のページのように重ねて、一度に見ているのです。

少し前の月、数分前の太陽

まずは身近なところから始めましょう。月は地球からおよそ38万4000キロメートル離れています。月の光は、実際には月の灰色の表面ではね返った太陽の光ですが、私たちのところに届くまでにおよそ1.3秒かかります。ですから、月を見るとき、私たちは一秒と少し前の月の姿を見ていることになります。気にするほどではないくらいの小さな遅れですが、本当に存在しています。かつて宇宙飛行士が月から地上と話したとき、会話のたびに短い間がありました。光と同じ速さで進む電波に乗った声が、その距離を行って帰ってくるのに、それだけの時間が必要だったからです。

太陽はもっとずっと遠く、およそ1億5000万キロメートル離れています。太陽の光は、私たちに届くまでにおよそ8分かかります。つまり、朝の空に見える太陽は、8分前の太陽なのです。もし太陽が突然なにかの形で変わったとしても、私たちはおよそ8分間それに気づかないでしょう。そんなことは起こりませんが、はっとさせられる考えです。ヌールがステーションから一日に十六回ながめる日の出も、本当はどれも、数分前の太陽の姿を写したものなのです。

私たちと星々のあいだにある惑星では、同じ遅れが、とても実際的な形であらわれます。火星の表面を探査するロボットの車は、おもちゃの車のようにリモコンで運転することはできません。電波の信号が届くのに数分かかり、火星と地球が太陽のまわりの道すじのどこにいるかによっては、二十分以上かかることもあるからです。ロボットからの画像が地球に届くころには、ロボットはもう何分もそこにとどまっています。ですから、ロボットを動かすチームは、毎日の動きを前もって計画し、指示の一覧を送ります。夜勤の人のためにメモを残していく管理者のようなものです。

太陽の向こうになると、距離はとてつもなく大きく跳ね上がります。太陽の次に近い星はとても遠くにあり、その光が私たちに届くまでに四年と少しかかります。今夜届く光は、およそ四年前にその星を出発したものです。晴れた夜に肉眼で見える星のほとんどは、それよりもずっと遠くにあります。その光は、何十年、何百年、ときには数千年も前に旅立ったものです。今夜あなたの目に届く星の光の中には、祖父母が生まれる前に旅を始めたものもあるのです。

そして、銀河があります。アンドロメダと呼ばれる大きな銀河は、この本の次の夜にきちんと紹介しますが、およそ250万光年のかなたにあります。とても暗い場所から見えるそのかすかなぼんやりした光は、およそ250万年前にそこを出発したものです。言いかえれば、アンドロメダからあなたの目に届く光は、私たち人類という種が存在してきたよりも長いあいだ旅を続けてきたのです。大きな望遠鏡で見える、もっと遠くの銀河から届く光は、何十億年も前にそこを出発したものです。

空の時計をめぐる謎

とても長いあいだ、多くの思想家たちは、光は本当に一瞬で伝わると信じていました。時間がかかるのではないかと考える人もいましたが、だれにも測ることはできませんでした。地球の上では、光はとにかく速すぎるのです。光が時間をかけて進むことを示す最初のしっかりした証拠は、空からやってきました。そして、オーレ・レーマーという若い天文学者の根気強い仕事から、1676年にもたらされたのです。

レーマーは、木星という惑星の衛星を調べていました。木星には大きな衛星がいくつかあり、1600年代のはじめに望遠鏡ではじめて見つけられました。それらの衛星は、とても規則正しい時計の針のように、木星のまわりを回っています。そのうちの一つ、大きな衛星の中でいちばん内側のものは、二日もかからずに木星を一周します。木星の向こう側を通るたびに、その衛星は木星の影の中に消え、それからまたあらわれます。この消え方がとても規則正しいので、天文学者たちは、それを空の時計として使えないかと考えていました。船乗りや地図をつくる人が、どこからでも確かめられる時計です。

ところが、問題がありました。衛星が消える時刻は、完全に正確ではなかったのです。何か月かのあいだに、一年のある時期には数分早く、別の時期には数分遅れるように見えました。レーマーは、その遅れに決まった型があることに気づきました。太陽のまわりを回る地球が木星から遠ざかっていくときには、衛星が消える時刻はどんどん遅くなりました。地球が木星に近づいていくときには、早くなったのです。

レーマーの説明は、単純で大胆なものでした。衛星は正確に時を刻んでいる。変わっていたのは、光が私たちのところに届くまでに進まなければならない距離のほうだ、というのです。地球が自分の道すじの遠い側にいるとき、木星とその衛星たちからの光は、数分よけいに旅をしなければなりません。そのため、衛星が消えたという知らせが遅れて届いたのです。光は瞬時に届くのではない、とレーマーは結論づけました。光には速さがあるのだ、と。彼の仕事をもとに計算された値は、今の値よりいくらか小さいものでしたが、大きさとしては正しいものでした。人々は、はじめて、この使者がどれくらいの速さで旅をするのかを感じ取ることができたのです。

この話には、とても人間らしいところがあります。レーマーは、光について大発見をしようとしていたわけではありませんでした。実際の仕事に役立つ、もっとよい時計をつくろうとしていたのです。彼は時計がずれていることに気づき、その小さな誤差を見すごすかわりに、真剣に受けとめました。宇宙の物語の中の多くの発見は、このようにして始まります。つじつまの合わない小さなことに目をとめる、一人の人から始まるのです。

遠くを見ることは、過去を見ること

光は進むのに時間がかかるので、天文学者は、宇宙の大きな距離を、光がそれを横切るのにかかる時間で測ります。そうした単位の中でいちばん有名なのが、光年です。一光年とは、光が一年間に進む距離のことです。それはおよそ9兆5000億キロメートルです。思い描くのがむずかしいほど大きな数字ですが、その考え方はかんたんです。一光年とは、いちばん速い使者が、一年間休まずに旅をして進む距離なのです。

光年を使うと、距離と時間がいっしょにわかります。ある銀河が1000万光年離れているなら、その光は1000万年旅をしてきたことになります。ある銀河が10億光年離れているなら、その光は10億年前に旅立ったことになります。ですから、天文学者が宇宙の奥深くを見るときには、いつも、より遠い過去を見ていることにもなるのです。とてもかすかで、とても遠い銀河を見ることのできる望遠鏡は、若いころの宇宙を見ることのできる望遠鏡でもあるのです。

宇宙のはじまりを研究することがそもそも可能なのは、このためです。私たちは130億年前にさかのぼることはできません。けれども、130億年前の光は、とても遠い場所から、今日もまだ届きつづけています。その光を集めることで、天文学者たちは、宇宙が若かったころの銀河の姿を見て、それを私たちの近くの銀河とくらべ、ものごとがどう変わってきたのかを知ることができます。ある町を何年にもわたって撮った写真が、すべて同じ日に郵便で届くようなものです。

大きな職場で夜勤をしていて、昼間の人たちが帰っていくちょうどそのときに出勤するところを想像してみてください。昼間の人たちの仕事ぶりを見ることはありません。けれども、残されたメモを読み、どの機械がまだ温かいか、どの箱が動かされたか、どの仕事がやりかけになっているかを見ることはできます。そうした跡から、自分がいないあいだに何があったのか、かなりよくわかる絵を組み立てることができます。天文学者は、少しその夜勤の人に似ています。初期の宇宙が過ぎ去ってからずっとあとにやってきたのですが、それが残していった光のおかげで、その一日を組み立てることができるのです。

光が私たちを連れていける過去には限りがあります。そこには、のちの夜にたどり着きます。ある時期より前には、宇宙全体が、光が自由に通りぬけられない、熱く輝く霧に満たされていました。私たちに届く中でいちばん古い光は、その霧が晴れた瞬間からやってきます。それより先については、ほかの手がかりを使わなければなりません。けれども、考え方はどこでも同じです。宇宙は私たちにメッセージを残してくれていて、そのメッセージは今も届きつづけているのです。

これは、不思議ですばらしいことです。それに加わるのに、特別な道具は何もいりません。星を見るたびに、何年も、何百年も旅をしてきたメッセージを受け取っているのです。過去は、すっかり消えてしまったわけではありません。その一部は、秒速およそ30万キロメートルで暗闇を横切りながら、今も私たちのもとへ向かっているのです。

サミへのメッセージ

ヌールはしばらく暗い部屋に浮かんでいましたが、やがてステーションがふたたび日の光の中に入り、まぶしさの向こうに星が消えていきました。それから寝室に戻り、寝袋にもぐりこんでファスナーを閉め、弟にメッセージを書きました。「質問の答えは、いいえ。星はいつも、光がそこを出発したときの姿で見えるの。太陽なら8分前。たいていの星は何年も前。遠くの銀河なら、何百万年も、何十億年も前。遠くを見ることは、過去を見ることなんだよ」

数時間後、静かな道ばたにトラックを止め、水筒のコーヒーを手にしたサミは、そのメッセージを読んで、トラックのフロントガラスごしに空を見上げました。道路沿いの明かりのせいで星はあまり見えませんでしたが、木々の上に明るい星を一つ見つけました。その光がどれほど長いあいだ旅をして、午前三時、夜の仕事のまっただ中にいる自分のフロントガラスまで届いたのかを、彼は考えました。

今夜少し時間があれば、同じことをしてみるのもよいかもしれません。見える星を、どれでもいいので見てみてください。その光は、今日あなたが気にかけていることの多くがまだ始まってもいなかったころ、ずっと昔に旅立ったものです。そのあいだずっと旅を続けて、今夜あなたの窓に届いたのです。気づくかどうかは、あなたしだいです。そこには、静かに寄りそってくれるような何かがあります。

よくある誤解

夜に見える星のほとんどはもう死んでいて、私たちはその古い光を見ているだけだ、と思っている人はたくさんいます。たしかに星の光は古いものですし、星が永遠に生きつづけないのも本当です。けれども、肉眼で見える星は、天文学の尺度で言えば、かなり近くにあります。そのほとんどすべてが、数千光年以内にあるのです。こうした星は、ふつう何百万年、何十億年と生きつづけます。ですから、それらの星の光は、人間の尺度では古くても、星自身の一生とくらべればとても新しいものです。今夜見える星は、ほとんどすべてが今も輝いています。

二つめのよくあるまちがいは、光年という名前から来ています。「年」ということばが入っているので、月や十年と同じような、時間の単位だと思っている人がたくさんいます。けれども実際には、光年は距離であり、およそ9兆5000億キロメートルです。光年と呼ばれるのは、それが光が一年間に進む距離だからです。だれかが、ある銀河は100万光年離れていると言ったら、その人はそれがどれだけ遠いかを伝えていると同時に、口には出さなくても、その光がどれだけの時間旅をしてきたのかも伝えているのです。

宇宙ステーションにいる宇宙飛行士は、地上にいる私たちよりも星にずっと近いところにいる、と想像する人もいます。ステーションは地球からおよそ400キロメートル上空にあります。太陽の次に近い星は、四光年以上のかなたにあります。その距離とくらべると、400キロメートルというのは、町の通りの幅とくらべた髪の毛一本の太さよりも、はるかに小さいのです。ヌールには、地上から見るよりもはっきりと星が見えます。あいだに空気がないからで、星はまたたかずに見えます。けれども、意味のあるほど星に近づいているわけではありません。ステーションから見ても、星は家の戸口から見るのと同じくらい遠くに見えますし、大切な意味ではどれをとっても、実際に同じくらい遠いのです。

ステーションがヌールに与えてくれるのは、空気の上からのながめです。そしてそれこそが、いくつかの望遠鏡が宇宙へ送られる理由でもあります。星に近づくためではなく、星の光をぼやけさせたりさえぎったりする空気から逃れるためなのです。大切なのは光そのものであり、光は、それがやってきた場所を正直に記録しています。長い旅のあいだに、光はちりの中を通ったり、銀河の引く力で少し曲げられたりすることもあります。天文学者はそうしたことを計算に入れる方法を身につけていますが、そのどれも、光がどこから出発し、そこから何を運んできたのかを変えるものではありません。だからこそ天文学者は光をこれほど信頼しているのです。そして、この本の次の夜には、宇宙をいきなり、だれの想像よりもはるかに大きなものにした発見へと、光をたどっていきます。