宇宙論における定常状態理論とは何ですか?

ビクター・ハビックのビジョン/ゲッティイメージズ

定常状態理論 20世紀に提唱された理論でした 宇宙学 宇宙が膨張していたという証拠を説明するが、宇宙は常に同じように見え、したがって実際には不変であり、始まりも終わりもないという核となる考えを依然として保持している.この考えは、宇宙が実際に時間とともに変化していることを示唆する天文学的証拠のために、ほとんど信用されていません.

定常状態理論の背景と展開

いつアインシュタイン彼の作成した 一般相対性理論 、初期の分析は、常に想定されていた静的な宇宙ではなく、不安定な（膨張または収縮する）宇宙を作成したことを示しました.アインシュタインも静的な宇宙についてこの仮定を保持していたので、彼は一般相対性理論の場の方程式に と呼ばれる項を導入しました。 宇宙定数 .これは、宇宙を静的な状態に保つという目的を果たしました。ただし、 エドウィン・ハッブル 遠方の銀河が実際に地球からあらゆる方向に膨張しているという証拠を発見した科学者 (アインシュタインを含む) は、宇宙が静止しているようには見えず、この用語が削除されたことに気付きました。

定常状態理論は、1920 年代にジェームズ ジーンズ卿によって最初に提案されましたが、1948 年に フレッド・ホイル 、 トーマス・ゴールド 、およびヘルマン・ボンディ。映画「デッド・オブ・ナイト」を見て、そのまま終わるという怪しい話もある。

ホイルは特に、この理論の主要な支持者になり、特に、 ビッグバン理論 .実際、英国のラジオ放送で、ホイルは反対の理論を説明するためにやや嘲笑的に「ビッグバン」という用語を作り出しました。

彼の著書「Parallel Worlds」では、物理学者 Michio Kaku ホイルの定常状態モデルへの献身とビッグバン モデルへの反対の合理的な正当化を提供します。

[ビッグバン] 理論の欠点の 1 つは、ハッブル宇宙望遠鏡が遠方の銀河からの光を測定する際に誤りを犯したために、宇宙の年齢を 18 億年と誤って計算したことです。地質学者は、地球と太陽系はおそらく何十億年も前にできたと主張しました。宇宙がその惑星より若いのはどうしてでしょうか?

著書「エンドレス ユニバース: ビッグバンを超えて」で、宇宙学者は ポール・J・スタインハート と ニール・トゥロック ホイルのスタンスと動機には少し同情的ではありません。

特にホイルは、ビッグバンが忌まわしいものであると感じました。なぜなら、彼は非常に反宗教的であり、宇宙論的描写が聖書の記述に気がかりなほど近いと考えていたからです。大爆発を避けるために、彼と彼の共同研究者たちは、宇宙が膨張するにつれて密度と温度を一定に保つような方法で、物質と放射線が宇宙全体で継続的に作成されたという考えを喜んで熟考しました.この定常状態の図は、不変の宇宙概念の支持者にとって最後の抵抗であり、ビッグバン モデルの支持者との 30 年間の戦いを開始しました。

これらの引用が示すように、定常状態理論の主な目標は、宇宙の膨張を説明することであり、それを言う必要はありません。 大宇宙 全体として、異なる時点で異なるように見えます。ある時点での宇宙が基本的に同じように見える場合、始まりや終わりを想定する必要はありません。これは一般に完全宇宙論として知られています。ホイル (および他の人々) がこの原則を保持することができた主な方法は、宇宙が膨張し、新しい粒子が作成される状況を提案することでした。繰り返しますが、カクが提示したように：

このモデルでは、宇宙の一部が実際に膨張していたが、宇宙の密度が同じままであるように、何もないところから新しい物質が絶えず作成されていた.ホイルにとって、激しい大変動が現れる可能性があることは非論理的であるように思われた.あらゆる方向に疾走する銀河を送る場所はどこにもありません。彼は何もないところから塊をスムーズに作り出すことを好みました。言い換えれば、宇宙は時代を超越したものでした。それには終わりも始まりもありませんでした。そうだった。

定常状態理論の反証

新しい天文学的証拠が検出されるにつれて、定常状態理論に反する証拠が増えました。たとえば、遠方の銀河の特定の特徴 (クエーサーおよび電波銀河) は、より近い銀河では見られませんでした。これはビッグバン理論では理にかなっており、遠い銀河は実際には「より若い」銀河を表し、近い銀河はより古いものですが、定常状態理論ではこの違いを説明する実際の方法はありません。実際、理論が回避するように設計されたのは、まさにそのような違いです。

しかし、定常状態の宇宙論の最終的な「棺桶の釘」は、宇宙論の発見から来ました。 マイクロ波背景放射 ビッグバン理論の一部として予測されていましたが、定常状態理論内に存在する理由はまったくありませんでした.

1972年、スティーブン・ワインバーグは、定常宇宙論に反対する証拠について次のように述べました。

ある意味で、意見の相違はモデルの功績です。すべての宇宙論の中で唯一、定常状態モデルは非常に明確な予測を行っているため、私たちが自由に使える限られた観察証拠でも反証することができます.

準定常状態理論

次の形で定常状態理論を探求する科学者が何人かいます。 準定常状態理論 .それは科学者の間で広く受け入れられておらず、適切に対処されていない多くの批判が出されています.

ソース

「ゴールド、トーマス」科学伝記の完全辞書、Charles Scribner's Sons、Encyclopedia.com、2008 年。

カク、ミチオ。 「Parallel Worlds: A Journey through Creation, Higher Dimensions, and the Future of the Cosmos.」第 1 版、ダブルデイ、2004 年 12 月 28 日。

キーム、ブランドン。 「物理学者ニール・トゥロック: ビッグバンは始まりではなかった.」ワイヤード、2008 年 2 月 19 日。

「ポール・J・スタインハート」物理学科、プリンストン大学、2019 年、ニュージャージー州プリンストン。

「定常状態理論」。新世界百科事典、2015 年 10 月 21 日。

スタインハルト、ポール J.「エンドレス ユニバース: ビッグバンを超えて」。 Neil Turok、第 5 版またはそれ以降の版、Doubleday、2007 年 5 月 29 日。

ドク。 「フレッド・ホイル」著名な科学者、2019 年。