はじめに、無限に密度の高い小さな物質の玉がありました。 その後、すべてが爆発し、原子、分子、星、銀河が誕生したのです。

少なくとも、過去数十年間、物理学者たちはそのように伝えてきました。

しかし、新しい理論物理学の研究により、ごく初期の宇宙への窓の可能性が最近明らかになり、それは結局のところ「ごく初期」ではない可能性があることが示されました。 むしろそれは、少なくとも一度は、そしておそらくは永遠に続いているバング・バウンス・サイクルの最新の反復であるかもしれません。

もちろん、物理学者がビッグバンを捨ててバウンドサイクルを採用する前に、これらの理論的予測は、猛烈な観測テストに耐える必要があります。 このモデルでは、遠い昔、宇宙は今日よりもはるかに小さく、はるかに熱く、はるかに密度が高かったのです。 138億年前の初期の地獄で、私たちを作っているすべての元素が約12分の間に形成されました。

さらに昔、ある時点で、すべての星、すべての銀河、すべてのものを含む宇宙全体が、桃ほどの大きさで1兆度以上の温度を持っていた、と考えられています。 天文学者は、若い宇宙から残った電磁波の観測から、最も軽い元素の存在量の測定まで、あらゆることを行い、それらがすべてビッグバンが予測するものと一致することを発見しました。

しかし、それが良いものであればあるほど、ビッグバンの絵が完全でないこともわかっています。 ビッグバンから現在に至るまで。 関連項目：ビッグバンから現在までの宇宙

The conflagration

問題は、初期宇宙を理解するために使用している物理（一般相対性理論と高エネルギー粒子物理学の素晴らしく複雑な寄せ集め）が、崩壊するまでには、ほんの少ししか私たちを導いてくれないということです。

私たちがまだ探査していない地形を持つ主な兆候は、ビッグバンの始まりに「特異点」、つまり無限の密度を持つ点が存在することです。 額面通りに受け取れば、ある時点で、宇宙は無限に小さく、無限に密度の高い点に詰め込まれたことになります。 これは明らかに不合理で、この問題を解決するためには、新しい物理学が必要だということを物語っています。 アインシュタインの相対性理論を実生活で見ることができる 8 つの方法

その日を救うには、重力とその他の力を組み合わせた超高エネルギーでの処理を可能にする、新しい物理学が必要とされます。 そして、それこそが超ひも理論が主張するものであり、超高エネルギーにおいて重力と他の力の組み合わせを扱うことができる物理のモデルなのです。

弦理論における初期の概念の1つに、「エックピロティック」宇宙というものがあります。 このシナリオでは、私たちがビッグバンとして知っているものは、その前に起こった他の何かによってスパークされたもので、ビッグバンは始まりではなく、より大きなプロセスの一部でした。 厳密には、宇宙が絶え間なく繰り返されるという考えは何千年も前のもので、物理学よりも古いのですが、超ひも理論によって、この考えに確固たる数学的根拠が与えられたのだと思います。 周期的宇宙は、ビッグバンやビッグクランチを絶えず繰り返しながら、想像したとおりに進み、過去にも未来にも永遠に続く可能性があります。

主なハードルは、宇宙がまだ38万歳だった頃の化石光である、宇宙マイクロ波背景の観測結果と一致することでした。 私たちはその光の壁の向こう側を直接見ることはできませんが、幼い宇宙の物理を理論的にいじり始めると、その残光のパターンに影響を与えます。

そうして、周期的宇宙は、きちんとした、しかし誤った考えであるように思われました。 カナダのマギル大学のロバート・ブランデンベルガーとジウェイ・ワンの物理学者たちは、我々の宇宙が信じられないほど小さな点まで縮小してビッグバン状態に戻る「バウンド」の瞬間に、すべてを並べて、観測的に検証した適切な結果を得ることが可能であることを発見しました。

言い換えれば、この臨界期の複雑（かつ、確かによく分かっていない）物理は、宇宙における我々の時間と場所について根本から見なおせる可能性を秘めています。

しかし、このモデルを完全にテストするには、新世代の宇宙論実験を待つ必要があるので、エクピロティックなシャンパンを出すのは待ちましょう。

Paul M. サッターは、SUNY Stony BrookとFlatiron Instituteの天体物理学者で、Ask a SpacemanとSpace Radioのホスト、Your Place in the Universeの著者です。

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原文はLive Scienceに掲載。