●一般相対性理論(始まりの特異点)

 科学は、「始まりの問い」を避けてきた。なぜか。
 「アインシュタイン方程式」を解けば、時空が200億年前(注:現在ではおよそ140億年前といわれる)に始まったという年代まで出てくる。200億年さかのぼれば、始まりの瞬間を見ることができるということになる。ところが、残念ながら、時刻ゼロの瞬間は、「アインシュタイン方程式」でも分からない。なぜなら、時刻ゼロの瞬間においては、物理法則が破綻してしまい、物理法則が役に立たなくなってしまうからだ。それは次のことによる。「宇宙の体積」「宇宙にあるエネルギーと物質の密度」「宇宙の年齢」の関係を考えるとする。「宇宙の年齢」を時刻ゼロに近づけていくと、「宇宙の体積」は小さくなって、ゼロに近づき、逆に「宇宙にあるエネルギーと物質の密度」は大きくなって、無限大に近づいていく。そして、最後に時刻ゼロになると、不思議な矛盾にぶつかる。「何もないところから、無限大のエネルギーが出てきた」ということ---つまり、ゼロと無限大が同居しているというわけだ。これを「始まりの特異点」といい、現在の科学者を悩ませる最大の難問なのだ。
 「アインシュタイン方程式」ができてから、半世紀の間、「特異点」の問題は、誰も研究の対象として取り上げなかった。「特異点」は単なる数学上のパラドックスで、現実には存在しないと思われていたのだった。しかし、1965年になって、そうした定説はくつがえされた。オックスフォード大学のロジャー・ペンローズ(下の写真)は、「特異点」の問題こそ、現代の科学にとって、最も深刻な課題であることを主張したのだ。1990年、ペンローズは、独創的な物理学者だけに贈られる「アインシュタイン賞」を受賞した。「特異点」の研究を始めとする一般相対性理論への貢献が評価されたのであった。

 ペンローズ曰く「宇宙は、いわゆる『特異点』からスタートしました。もしも、宇宙が数学的に単純で、なめらかな形をしていると仮定すれば、過去にさかのぼると、『特異点』が出てきてしまいます。『特異点』では、時空のゆがみが無限大となり、方程式はだめになります。そこから先は、科学では分かりません。でも、実際の宇宙は、複雑で、でこぼこしているかも知れません。だから、『特異点』など存在しないだろうと、みんなが考えていました。でも、実は違うのです。私とホーキングが見つけた『特異点』の定理では、宇宙がどんな形をしていようが、絶対に『特異点』を避けることはできないのです。」
 ペンローズが、突きつけた問題は、科学にとって、極めて深刻なものだった。「特異点」から、逃れることができないことを、ペンローズは完璧に証明してしまったのだ。「特異点」の問題が解明されない限り、「始まりの問い」は、もはや科学者には絶対に解けないのだ。
 アインシュタインも「特異点」のことは知っていた。「特異点」には問題があると言って、悩んでいたのである。 (アインシュタイン・ロマン NHKエンタープライズ 1991年より)

[前ページへ][ホームへ][目次へ][次ページへ]