5分でわかるマルチバースとは
マルチバースとは、私たちが観測できる宇宙は、たくさんある宇宙のひとつにすぎないかもしれない、という考えのことです。「多元宇宙」「多宇宙」とも呼ばれます。ただし、マルチバースという名前のついた理論がひとつあるわけではありません。「ほかの宇宙」が何を指すのかによって、いくつかの違う説に分かれています。
代表的な説を、控えめなものから大胆なものへ順に並べると、次の4つです。
- はるか遠くの領域。空間は私たちに見える範囲のずっと外まで続いていて、その先の領域を「別の宇宙」と呼ぶ考えです。
- 泡の宇宙。私たちの宇宙は、新しい泡を次々に生み出す大きな空間の中のひとつの泡で、泡ごとに物理定数が違うかもしれない、という考えです。
- 枝分かれする量子の世界。量子力学の「多世界解釈」では、測定のたびに世界が枝分かれすると考えます。
- 数学的な宇宙。矛盾のない数学的な構造は、すべて実在する宇宙だとする、もっとも大胆な考えです。
覚えておきたいことは2つあります。1つ目は、ほかの宇宙を観測した人はまだいないということです。マルチバースは仮説であり、物理学者が真剣に議論している説もあれば、哲学に近い説もあります。2つ目は、4つの説は別々の考えだということです。どの説の話かを言わずに「マルチバース」と言うのは、「動物」とだけ言うようなものです。
マルチバースという考えの由来
「マルチバース（multiverse）」という言葉は、物理学者が使い始める前から、物理学の外で使われていました。1960年代の初めには、イギリスの作家マイケル・ムアコックがSFの中で使い、主人公の「永遠の戦士」が渡り歩く、つながり合った世界の集まりを指しました。物理学者は、のちにこの言葉を自分たちの理論のために借りたのです。
物理学の側のアイデアは、おもに3つの方向から出てきました。1957年、物理学者のヒュー・エヴェレット3世が、のちに多世界解釈と呼ばれる考えを発表しました。1981年には、アラン・グースが宇宙のごく初期に起きた急激な膨張、つまりインフレーション理論を提案しました。さらに、超弦理論の研究や、「なぜ物理定数はこの値なのか」という疑問から、私たちの宇宙は多くの可能性の中から選ばれた一例ではないか、と考える研究者も現れました。
科学的にはどうなのか
ここでは、確かめられていることと、まだ推測の段階のことを分けて見ていきます。
はるか遠くの領域：いちばん無理のない説
観測できる宇宙とは、約138億年前のビッグバン以来、光が私たちのところまで届く時間があった範囲のことです。宇宙が膨張してきたため、その端は今では、どの方向にも約460億光年先にあると考えられています。ただし、空間がそこで終わる理由はありません。空間がとても広い、あるいは無限に広いなら、私たちには決して見えない領域が存在することになります。この説は、見える範囲より宇宙が大きいと言っているだけなので、論争がもっとも少ない説です。そうした領域を「別の宇宙」と呼ぶかどうかは、言葉の使い方の問題でもあります。
泡の宇宙：終わらないインフレーション
インフレーション理論は、宇宙が大きなスケールでなぜなめらかで平らに見えるのかを説明する、よく研究された理論です。宇宙マイクロ波背景放射の観測とも、よく合っています。細部まですべて証明されたわけではありませんが、有力な標準的理論のひとつです。1980年代にアレクサンダー・ビレンケンやアンドレイ・リンデらが発展させた一部の理論では、さらに先まで考えます。それが「永久インフレーション」です。この理論では、インフレーションはある場所では終わって私たちのような泡の宇宙になり、泡と泡のあいだの空間ではいつまでも続きます。その結果、泡が際限なく生まれ続けます。泡ごとに物理定数が違うかもしれません。ニュースで「マルチバース」と言われるとき、多くはこの泡の宇宙を指しています。理論から自然に出てくる予想ですが、ほかの泡を確かめる方法は、今のところ確立していません。隣の泡とぶつかった跡が宇宙マイクロ波背景放射に残っていないかを探す研究もありますが、確かな信号は見つかっていません。
多世界解釈：量子力学のマルチバース
量子力学では、粒子の状態は、いくつかの結果にまたがって広がる波として表されます。エヴェレットは、この波が一つの結果に「収縮」する瞬間がなかったらどうなるか、と問いました。彼の答えは、すべての結果が起こり、それぞれが別の枝の世界になる、というものでした。これは量子力学の解釈のひとつで、デイヴィッド・ドイッチュやショーン・キャロルなど、真剣に支持する物理学者もいます。一方で、別の解釈を好む研究者も多くいます。どの解釈も実験での予測は同じなので、今のところ実験で決着をつけることはできません。多世界解釈の枝は、泡の宇宙のように遠い場所にあるのではなく、私たちの世界と重なっています。ただし、私たちの世界と行き来することはできません。
ひも理論のランドスケープと人間原理
ひも理論（超弦理論）は、重力と量子論を一つにまとめようとする、まだ証明されていない理論です。この理論では、宇宙の成り立ち方が非常にたくさん許されます。よく引用される見積もりは10の500乗ほどですが、これはおおまかな数字です。永久インフレーションと組み合わせると、「ランドスケープ」という考えになります。可能な宇宙のあり方が、どこかですべて実現しているかもしれない、というものです。すると、人間原理の議論が出てきます。私たちが生命にちょうどよい定数の宇宙にいるのは、そうでない宇宙には私たちが存在できないからだ、という考え方です。1987年、スティーヴン・ワインバーグは、この種の推論で宇宙定数の大きさの上限を見積もりました。1998年に見つかったダークエネルギーは、およそその程度の大きさでした。支持者はこれを有利な点として挙げます。批判する人は、それは数字ひとつの話にすぎず、何でも説明できる理論は何も説明していないのと同じだ、と言います。
数学的な宇宙
2003年、宇宙論者のマックス・テグマークは、マルチバースの説を4つのレベルに整理しました。レベルIははるか遠くの領域、レベルIIは泡の宇宙、レベルIIIは多世界解釈、レベルIVは「あらゆる数学的構造が物理的に存在する」という主張です。レベルIVはもっとも推測的で、検証できる予測ではなく、哲学的な立場に近いものです。
これは科学なのか
ここが最大の論点です。支持する人は、マルチバースは今ある理論から導かれる結果であり、ブラックホールの内部のように、直接は見えなくても理論の帰結を受け入れるのは、科学ではよくあることだと言います。一方、ジョージ・エリスやポール・シュタインハートのように、原理的にも検証できない考えは、科学の中心からは外れると批判する研究者もいます。どちらの側にも評価の高い物理学者がいて、この問いはまだ決着していません。
SF作品での登場例
フィクションは、マルチバースに早くから取り組み、物理学より大胆に描くことも多くありました。ホルヘ・ルイス・ボルヘスは、エヴェレットより前の1941年に、短編「八岐の園」（The Garden of Forking Paths）で枝分かれする時間を描きました。フィリップ・K・ディックの『高い城の男』（The Man in the High Castle、1962年）は、第二次世界大戦で枢軸国が勝った世界を描く改変歴史小説で、登場人物が私たちの世界をかいま見る場面があります。マイケル・ムアコックの「永遠の戦士」シリーズでは、マルチバースは英雄たちが渡り歩く世界の集まりで、秩序と混沌の力に支配されています。
比較的新しい例が、ブレイク・クラウチの小説『ダークマター』（Dark Matter、2016年）です。多世界解釈をもとに、選ばなかった人生に足を踏み入れてしまった男を描くスリラーです。映画では、2022年の『エブリシング・エブリウェア・オール・アット・ワンス』が、この考えを家族の物語に生かしています。コミックやテレビでも多用されるため、今では「マルチバース」は物語の定番の仕掛けになりました。多くの物語では宇宙間の移動は簡単ですが、物理学では、移動できるとは考えられていません。
よくある誤解
- 「マルチバースは科学者が証明した」という誤解。証明されていません。理論から予想されることはありますが、ほかの宇宙は観測されていません。
- 「マルチバースはひとつの理論だ」という誤解。基礎の異なる、いくつもの説の総称です。
- 「別の宇宙には、違う選択をした別の自分がいる」という誤解。当てはまるのは多世界解釈だけで、そこでも枝分かれのきっかけは量子レベルの出来事です。映画のように、日常の選択のたびに分かれるわけではありません。
- 「ほかの宇宙へ旅行できる」という誤解。今の物理学では、できるとはされていません。ワームホールがあるとしても、つなぐのは同じ時空の中の別の場所までです。
- 「マルチバースとパラレルワールドは同じ意味だ」という誤解。重なる部分はありますが、マルチバースは宇宙全体の集まりで、パラレルワールドはその中のひとつを指します。
次に読む
- パラレルワールド（Parallel universe）：「ほかの宇宙」をひとつ取り上げ、物理学とSFで言葉の使われ方がどう違うかを見ます。
- ワームホール（Wormhole）：時空の近道と、別の宇宙への扉が同じではない理由がわかります。
- SFの歴史（History of Science Fiction）：SFというジャンルが育ってきた流れと、そこでのマルチバース作品の位置づけをたどります。
