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宇宙の無限の膨張: なぜ定常宇宙理論で無限の空間を説明できるのか?
宇宙論では、定常状態モデルまたは定常状態理論は、ビッグバン理論に代わる理論を提供します。定常状態モデルによれば、宇宙が膨張しても、宇宙では物質が継続的に生成されるため、物質の密度は一定のままであり、この理論は、観測可能な宇宙はいつでも存在するという完全宇宙論の原理に従うことになります。それはどこでもいつも同じです。
定常状態の宇宙モデルは、宇宙には始まりも終わりもないことを示唆していますが、この見解は観測上の課題に直面しています。
歴史を振り返ると、宇宙の膨張はエドウィン ハッブルの観測によって発見されました。当時、1917 年にアインシュタインによって提案された宇宙の静的モデルは不安定であると考えられていました。ジョルジュ・ルメートルによって最初に提案されたビッグバン理論は、宇宙には有限の年齢があり、冷却、膨張、重力崩壊を通じて進化すると考えています。定常状態モデルでは、宇宙は膨張していますが、その外観は時間の経過とともに変化せず、完全な宇宙論の原理と一致します。この理論の開発者であるハーマン・ボンディ、トーマス・ゴールド、フレッド・ホイルは、宇宙の継続的な創造プロセスを提案する独創的な論文を 1948 年に発表しました。
しかし、1950 年代と 1960 年代の観測中に、定常状態モデルに問題が見つかり始めました。当時の観測では、宇宙が実際に変化していることが示されました。クェーサーや電波銀河など、非常に明るい銀河のない光源は、非常に遠く離れた場所でのみ発見されます。つまり、それらは過去にのみ存在し、定常状態モデルによって予測される分布とは異なります。ビッグバン理論の予測は確認され、その後の統計的テストにより、定常状態モデルの実現可能性はすぐに除外されました。
観測証拠は、宇宙が静的ではないことを示しており、この発見はビッグバン理論の優位性に貢献しました。
宇宙マイクロ波背景放射の発見は、定常状態モデルのさらなる失敗を示しています。この放射線の均一性と理想に近い黒体スペクトルは、ほとんどのスターダスト源の生成によって説明するのが難しく、ビッグバン理論の妥当性を明確に示しています。この理論の支持者の間でも、欠陥があるという期待はますます否定されつつある。このような環境では、定常状態モデルの魅力は徐々に薄れ、その支持者は反論の余地のない現実に直面しています。
観測結果に加えて、定常状態理論の基本的な仮定の 1 つである宇宙原理にも、近年疑問が投げかけられています。宇宙の最新の観測では、宇宙がすべての方向と位置において完全に対称ではなく、定常状態モデルの有効性が妨げられていることが示されています。この時点までに、科学者たちは宇宙マイクロ波背景放射の測定における半球偏りなど、明らかな異常をいくつか発見した。
多くの新たな大規模な構造発見は均一性の要件に挑戦しており、その中には標準モデルで説明できる範囲を超えているものもあります。
1993 年、科学者のフレッド ホイル、ジョージ バーベッジ、ジャヤント ナルリカは、準定常状態宇宙論 (QSS) という新しい定常状態の考え方を提案しました。このモデルは、初期の定常理論では対処できなかった新しい観測データの説明を試み、宇宙が絶えず生成されている間に他のミニバンが発生することを提案しています。しかし、新しいアイデアにもかかわらず、QSS モデルには依然として多くの未解決の問題があると主流の科学者は考えています。
一般に、定常状態の宇宙理論は、その提案の初期にはある程度の支持を受けましたが、観測証拠が盛んになるにつれて、その地位はますます疎外されてきました。今日、科学界はほぼ一致して、ビッグバン理論が宇宙の起源を説明する最良のモデルであると信じています。それでは、私たちの宇宙の未来について、どのような想像と発見があるでしょうか？
