宇宙の始まりの前には何があった?「ビッグバン以前」に挑む物理学者たちの答えは"まだ誰も知らない"

読む前に予想してみよう!
ビッグバン理論は「宇宙は一点で爆発して、そこから物が飛び散った」という意味だ
ビッグバンは空間の中で起きた爆発ではなく、空間そのものが熱く密な状態から膨張してきたことを表している。
- 対象
- 宇宙全体
- 規模
- 宇宙背景放射の全天観測など
- 研究の種類
- 観測研究と理論研究
- 確かさ
- ★★☆☆☆(「以前」については仮説段階)
宇宙は約138億年前、熱いビッグバンから膨張を始めたが、その「前」はまだ不明。時間そのものが始まった説、無から生まれた説、前の宇宙が跳ね返った説などがある。
ひとことで言うとビッグバンの前に何があったかは、科学の最前線でもまだナゾ!
宇宙の始まりの「前」に何があったのかは、今の科学ではまだわかっていません。わかっているのは、宇宙が約138億年前、とても熱く密度の高い状態から膨張を始めたこと(ビッグバン)。その「前」については、物理学者たちがいくつもの仮説を出して、真剣に議論している最中です。
この記事では、代表的な考え方を3つ紹介します。どれも「マジか!?」と言いたくなる発想ばかりです。
01そもそもビッグバンとは
宇宙の年齢は、宇宙を満たすビッグバンの残り光(宇宙マイクロ波背景放射)を、ヨーロッパの衛星「プランク」などがくわしく観測して、約138億年と求められました(くわしくは宇宙の年齢の測り方)。
ビッグバンという名前のせいで「どこか1点で爆発が起きた」と思われがちですが、実際は空間そのものが、どこもかしこも同時に広がってきたというイメージです。
02説①:時間そのものがそこで始まった
イギリスの物理学者ホーキングと、アメリカのハートルは1983年、宇宙の始まりを量子力学で表す理論を発表しました。
この考え方では、宇宙の始まりの近くでは「時間」がふつうの時間らしさを失うとされます。ホーキングはよく、「ビッグバンの前に何があったか、と聞くのは、北極点より北に何があるか、と聞くようなものだ」とたとえました。北極点より北がないように、始まりより前という時間がないのかもしれない、というわけです。

03説②:宇宙は「無」から生まれた
1982年、物理学者ヴィレンキンは「無からの宇宙の創生」という論文を発表しました。ここでいう「無」は、物質も空間も時間もない状態。量子力学のゆらぎによって、そこから小さな宇宙がポンと生まれることがありうる、という考え方です。
その小さな宇宙は、インフレーションと呼ばれる超高速の膨張で一気に大きくなり、その後、熱いビッグバンの宇宙になった――というシナリオです。インフレーションは1981年にグースが提案した理論で、宇宙がなぜこんなに平らで、どこも同じように見えるのかをうまく説明します。
04説③:前の宇宙が「跳ね返った」
ほかにも、縮んでいた前の宇宙が、ある時点で跳ね返って膨張に転じたという「バウンス宇宙論」や、宇宙が終わりと始まりを何度もくり返すという説もあります。
ただし2003年、ボーデ、グース、ヴィレンキンの3人は、インフレーションで膨張し続ける宇宙は、過去に無限にさかのぼることはできないことを示しました。つまり、インフレーションだけでは「始まり」の問題からは逃れられず、その先にある別の物理が必要なのです。
05まとめ
宇宙の始まりの前には何があったのか。答えは「まだ誰も知らない」です。
時間そのものが始まったのか、無から生まれたのか、前の宇宙があったのか。人類がまだ答えを知らない、いちばん大きな問いのひとつに、今も世界中の物理学者が挑み続けています。
この研究を英語で読もう原田英語の English CornerAbout 13.8 billion years ago, the universe began expanding from a very hot, dense state.
音声
4択クイズ9問A2・B1・B2タップして開く
原田英語の English Corner
この研究を英語で読もう
The universe started to grow about 13.8 billion years ago. This is called the Big Bang. But what was there before it? Nobody knows yet.
The scientist Hawking said this question is like asking, "What is north of the North Pole?" Maybe there was no "before," because time also started then. Other scientists think the universe came from nothing, or from an older universe.
64 words ・ CEFR A2
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宇宙は約138億年前に大きくなり始めました。これはビッグバンと呼ばれます。でも、その前には何があったのでしょうか。まだ誰も知りません。科学者のホーキングは、この問いは「北極点より北には何がある?
」と聞くようなものだと言いました。そのとき時間も始まったので、「前」はなかったのかもしれません。宇宙は無から、あるいはもっと古い宇宙から生まれたと考える科学者もいます。
4択リーディングクイズ
Q1. What is the passage mainly about?
第3文 But what was there before it? という問いと、それへのいくつかの考えを紹介しているので A。
Q2. When did the universe start to grow?
about 13.8 billion years ago とあるので D。billion は「10億」なので138億年。
Q3. In this passage, "Nobody knows yet" means ...
nobody は「誰も~ない」、yet は否定文で「まだ」。今はまだ誰も知らない(将来わかるかもしれない)という意味なので B。
About 13.8 billion years ago, the universe began expanding from a very hot, dense state. This is the Big Bang. It was not an explosion at one point in space; instead, space itself has been stretching everywhere. But what came before the Big Bang?
Scientists do not know, but they have several ideas. In 1983, Hawking and Hartle suggested that time itself may have begun then, so asking about "before" is like asking what is north of the North Pole. Another idea, from 1982, is that a tiny universe appeared from nothing and then grew extremely fast. A third idea is that an earlier universe shrank and then bounced back.
110 words ・ CEFR B1
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約138億年前、宇宙はとても熱く密度の高い状態から膨張を始めました。これがビッグバンです。それは空間のある一点で起きた爆発ではなく、空間そのものがあらゆる場所で広がってきたということです。では、ビッグバンの前には何があったのでしょうか。
科学者にもわかりませんが、いくつかの考えがあります。1983年、ホーキングとハートルは、時間そのものがそのときに始まったのかもしれないので、「前」について聞くのは北極点より北に何があるかを聞くようなものだと提案しました。1982年に出された別の考えは、小さな宇宙が無から現れ、その後ものすごい速さで大きくなったというものです。3つ目の考えは、以前の宇宙が縮んでから跳ね返った、というものです。
4択リーディングクイズ
Q1. What is the passage mainly about?
ビッグバンの前に何があったかについて、3つの考えを紹介しているので D。B は「一点での爆発ではない」という本文に反する。
Q2. According to the passage, what is the Big Bang?
the universe began expanding from a very hot, dense state. This is the Big Bang. とあるので A。
Q3. Why is the question compared to asking what is north of the North Pole?
北極点より北がないように、時間がビッグバンで始まったなら「その前」という時間もないかもしれない、というたとえなので C。
Cosmologists are confident about one number. Satellite observations of the cosmic microwave background date the start of cosmic expansion, from an extremely hot and dense state, to about 13.8 billion years ago. The Big Bang was not an explosion at a single point. Space itself has been stretching everywhere at once. What came before it is far less certain, because none of the competing ideas can yet be tested directly.
An early champion of a cosmic beginning was Lemaître, a Belgian physicist and Catholic priest, who proposed in 1931 that the cosmos emerged from a "primeval atom." In 1983, Hartle and Hawking suggested that near the beginning, time loses its ordinary character, so asking what came before is like asking what lies north of the North Pole.
Vilenkin proposed in 1982 that a tiny universe could arise from nothing through quantum effects and then go through inflation, the ultra-rapid expansion Guth had introduced in 1981. In 2003, Borde, Guth and Vilenkin showed that an inflating universe cannot extend infinitely into the past, so inflation alone does not get rid of the question of a beginning. Others favor a bounce, in which our universe grew out of an earlier, contracting one.
200 words ・ CEFR B2
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宇宙論の研究者たちが確信している数字が一つあります。宇宙マイクロ波背景放射の衛星観測によって、宇宙が非常に熱く密度の高い状態から膨張を始めたのは約138億年前だとされています。ビッグバンはある一点で起きた爆発ではありません。空間そのものが、あらゆる場所で同時に広がってきたのです。その前に何があったのかは、ずっと不確かです。競い合う考えのどれも、まだ直接検証できないからです。
宇宙に始まりがあるという考えを早くから唱えたのは、ベルギーの物理学者でカトリックの司祭でもあったルメートルで、彼は1931年に、宇宙は「原始的な原子」から生まれたと提案しました。1983年、ハートルとホーキングは、始まりの近くでは時間がふつうの性質を失うので、その前に何があったかを問うのは、北極点より北に何があるかを問うようなものだと述べました。
ヴィレンキンは1982年、小さな宇宙が量子的な効果によって無から生まれ、その後、1981年にグースが導入した超高速の膨張であるインフレーションを経験しうると提案しました。2003年、ボーデ、グース、ヴィレンキンは、インフレーションで膨張する宇宙は過去に無限にさかのぼれないことを示しました。インフレーションだけでは、始まりの問題は消えないのです。一方、以前に収縮していた宇宙から私たちの宇宙が生まれたとする「跳ね返り」を支持する研究者もいます。
4択リーディングクイズ
Q1. What is the writer's main point?
第1文〜第2文で宇宙の年齢には確信があると述べ、その前については複数の仮説があるが検証できず不確かだとしているので A。D は inflation alone does not get rid of the question of a beginning に反する。
Q2. What did Borde, Guth and Vilenkin show in 2003?
an inflating universe cannot extend infinitely into the past とあるので D。C はハートルとホーキングの考え。
Q3. According to the passage, why is what came before the Big Bang so uncertain?
because none of the competing ideas can yet be tested directly とあるので B。
重要単語
- originB1名詞起源Scientists study the origin of the universe.
形容詞 original「最初の・独創的な」、動詞 originate「生じる」。the origin of species(種の起源)も有名。 - expandB1動詞膨張する・広がるThe universe has been expanding for billions of years.
名詞 expansion。ex-(外へ)+pand(広げる)。反対は contract「縮む」。 - inflationC1名詞インフレーション(宇宙の急膨張)Inflation made the universe smooth and flat.
経済では「物価上昇」の意味。inflate「ふくらませる」が語源で、どちらも「ふくらむ」イメージ。 - hypothesisB2名詞仮説This idea is still only a hypothesis.
複数形は hypotheses。test a hypothesis「仮説を検証する」は研究紹介の定番。 - singularityC1名詞特異点Physics breaks down at a singularity.
single(単一の)から「ただ一つの特別な点」。AI分野の「技術的特異点」もこの語。 - denseB2形容詞密度の高い・濃いThe early universe was hot and dense.
名詞 density「密度」。dense fog「濃い霧」、densely populated「人口が密集した」も頻出。
このネタ、誰かに教えたくなった?
宇宙の始まりの「前」には何があったのか。ホーキングは「北極点より北は何がある?と聞くようなもの」と考えた。一方で「宇宙は無から生まれた」「前の宇宙が跳ね返った」という説も。答えはまだ誰も知らない、科学の最前線。
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出典・参考文献(5件)タップで表示
- Lemaître (1931) The Beginning of the World from the Point of View of Quantum Theory, Naturedoi.org
- Guth (1981) Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems, Physical Review Ddoi.org
- Hartle & Hawking (1983) Wave function of the Universe, Physical Review Ddoi.org
- Borde, Guth & Vilenkin (2003) Inflationary Spacetimes Are Incomplete in Past Directions, Physical Review Lettersdoi.org
- Planck Collaboration (2020) Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters, Astronomy & Astrophysicsdoi.org
※本記事は上記の研究・公開資料をもとに、原田英語が独自の言葉で解説したものです。引用は著作権法第32条の範囲で行い、出典を明記しています。画像はすべてオリジナルのイメージです。研究結果には限界や個人差があります。誤りのご指摘は原田英語のお問い合わせフォームから。










