私たちの宇宙について本当に何を知っていますか?
138億年前の宇宙爆発から生まれ、宇宙は急速に膨張し、冷却され、それはまだ増加率で拡大し、主に未知の暗黒物質とダークエネルギーで.. だろ？,
このよく知られた話は、経験的証拠の相対的な欠如にもかかわらず、そして遠い宇宙の観測で生じる矛盾の着実な作物にもかかわらず、通常、自明の科学的事実として取られています。
ここ数カ月の間に、ハッブル定数、普遍的な展開速度の新しい測定は、計算の二つの独立した方法の間に大きな違いを示唆しました。, 膨張率の不一致は、単に計算するだけでなく、宇宙の極端なスケールでの宇宙論の現在の標準模型の妥当性に大きな意味を持っています。
別の最近のプローブは、この仮説的な物質がどこにでもあると仮定している暗黒物質の理論と矛盾する銀河を発見しました。 しかし、最新の測定によると、理論を再検討する必要があることを示唆しているわけではありません。
なぜ天体物理学者が暗黒物質が宇宙のどこにでもあると仮定しているのか尋ねるのをやめる価値があるでしょう。, その答えは、しばしば言及されていない宇宙物理学の独特の特徴にあります。 ダークマター、ダークエネルギー、インフレーションなどの理論の重要な機能は、それぞれがビッグバンパラダイムに結びついている独自の方法で、既知の経験的現象を記述するのではなく、矛盾した観測を考慮しながら枠組み自体の数学的一貫性を維持することである。 基本的に、それらはフレームワークが普遍的に有効であると仮定される限り存在しなければならないものの名前です。,
観察と理論の間のそれぞれの新しい不一致は、もちろん、それ自体がより多くの研究の刺激的な約束、真実に向かって進歩的な洗練 しかし、それらが追加されると、パラメータの調整や新しい変数の追加によって解決されない、より交絡的な問題を提案することもできます。
問題のコンテキストとその履歴を考えてみましょう。 数学的に駆動される科学として、宇宙物理学は通常、非常に正確であると考えられています。, しかし、宇宙は地球上のあらゆる科学的主題とは異なります。 宇宙全体の理論は、それの唯一の既知のサンプルとして私たち自身の小さな近所に基づいて、多くの単純化された仮定を必要とします。 これらの仮定が広大な距離にわたって乗算され、伸びると、誤差の可能性が高まり、これは非常に限られたテスト手段によってさらに悪化します。
歴史的に、ニュートンの物理法則は、驚くべき精度で私たち自身の太陽系のために働いた理論的枠組みを構成しました。, たとえば、天王星と海王星の両方は、ニュートンのモデルに基づく予測によって発見されました。 しかし、規模が拡大、その有効性が限られます。 アインシュタインの一般相対性理論の枠組みは、私たち自身の銀河の最も遠い範囲を超えて拡張され、より正確な範囲を提供しました。 しかし、どこまで行くことができますか？,
20世紀半ばに現れたビッグバンパラダイムは、モデルの妥当性を宇宙の半径の境界（46億光年で計算される）または時間の始まりの観点から定義される一種の無限に効果的に伸ばしている。 この巨大なストレッチは、宇宙が膨張しているように見えるというエドウィン-ハッブルの観測（1929年）やマイクロ波背景放射の検出（1964年）など、いくつかの具体的な発見に基づいている。, しかし、関与するスケールを考慮すると、これらの限られた観測は宇宙論に大きな影響を与えてきました。
もちろん、一般相対性理論の妥当性は、宇宙の仮説的な終わりの端よりも私たち自身の家にはるかに近いところにあります。, もしそうであれば、今日のビッグバンパラダイムの多層的な理論的建造物は、モデルを支持するために発明された架空の獣と、経験的に有効な変数が互いに依存し合って、科学をフィクションから分類することを不可能にするという点で混乱していることになるでしょう。
この問題を複雑にすると、宇宙のほとんどの観測は実験的および間接的に起こります。, 今日の宇宙望遠鏡は、何の直接的なビューを提供していません—彼らはモデルが道のあらゆるステップに関与している理論的予測と柔軟なパラメータの相互作用を介して測定を生成します。 フレームワークは文字通り問題をフレーム化します。 したがって、高度な技術や方法が含まれているにもかかわらず、その努力に対する深い限界は、計算できない仮定の種類によって迷ってしまうリス,
科学哲学の観点から宇宙物理学の基礎を研究してきた多くの年を過ごした後、私は宇宙論の危機について公然と話している何人かの科学者を聞いて驚いたことはありません。 数年前のサイエンティフィック-アメリカンの大きな”インフレ議論”では、ビッグバン-パラダイムの重要な部分は、科学理論として弁解できなくなったという理論の元の支持者の一人によって批判されました。
なぜ？, インフレーション理論は、ほぼすべてのデータに対応するためのアドホックな工夫に依存しており、その提案された物理フィールドは経験的正当化を持つ これはおそらく、インフレの重要な機能は、知られていないビッグバンから今日認識できる物理学への移行を橋渡しすることであるからでしょう。 だから、それは科学ですか、それとも便利な発明ですか？
Michael J.Disneyのようないくつかの天体物理学者は、ビッグバンパラダイムが実証されていないことを批判してきました。, 彼の分析では、理論的枠組みは、それらを微調整するための自由なパラメータよりもはるかに少ない特定の観察を持っています—いわゆる”負の意義”は、 ディズニーがアメリカの科学者に書いているように：”懐疑的な人は、そんなに多くの時間、労力、トリミングの後、否定的な意味が不便な新しい観察に合わせて絶えず再編集された民話に期待する以上のものではないと感じる権利があります。”
私が私の新しい本、形而上学的実験で議論するように、現在の問題の背後にはより深い歴史があります。, ビッグバン仮説自体は、もともと一般相対性理論の間接的な結果として現れた。 アインシュタインは宇宙についての基本的な仮定をしていた,それは空間と時間の両方で静的であったこと,そして彼の方程式を追加するために,彼は”宇宙定数”を追加しました,そのために彼は自由に物理的な正当化がなかったことを認めました.,
しかし、ハッブルが宇宙が拡大しており、アインシュタインの解がもはや意味をなさないように見えたことを観察したとき、数理物理学者の中には、宇宙はすべての空間方向で同じであるが、時間の変形であるというモデルの基本的な仮定を変えようとした。 ささいなことではなく、この理論は非常に有望な利点をもたらしました：宇宙論と核物理学の間の合併の可能性があります。 原子の勇敢な新しいモデルはまた、私たちの宇宙を説明できますか？,
最初から、理論は明示的に仮定されたイベントの直後にのみ話しました。 それはむしろ一般相対性理論を解決するための可能な仮説的前提です。
このデモンストレーションできないが非常に生産的な仮説の上に、床に床が大幅に拡張されたスケールと新しい矛盾で、そのまま追加され, 一般相対性理論と矛盾する銀河の観測を説明するために、暗黒物質の存在は、宇宙のすべての質量エネルギー含有量の四分の一以上を占めるように計算された未知で目に見えない物質であると仮定された。 1998年、加速する銀河の超新星測定のセットが枠組みと対立しているように見えたとき、宇宙の質量エネルギーの約70パーセントを埋めるように計算されたダークエネルギーと呼ばれる神秘的な力についての新しい理論が浮上した。,
今日の宇宙論的パラダイムの核心は、宇宙全体に有効な数学的に統一された理論を維持するためには、私たちの宇宙の95パーセントが、私たちが経験的証拠を全く持っていない完全に未知の要素と力によって提供されていることを受け入れなければならないということです。 科学者がこの絵に自信を持つためには、数学的統一の力に対する例外的な信仰が必要です。
結局のところ、宇宙論の難問は、研究を行うために必要な前提としての枠組みへの依存です。, 天体物理学者ディズニーも指摘しているように、明確な代替案の欠如のために、それはある意味でパラダイムに固執しています。 基礎を再考するよりも、新しい理論的な床を追加する方が実用的であるようです。
徐々に真実に近づくという科学的理想に反して、技術研究から用語を借りるのは宇宙論のように見え、過去の発明の影響によって過決定,
この記事は、ミネソタ大学出版局から出版された本Metaphysical Experiments:Physics and The Invention of the Universeからの編集された抜粋に基づいています。