宇宙を終わらせる「真空崩壊理論」を原子の輪で確かめた――終末の種は量子トンネルから来た (2/4)

私たちの宇宙に相転移が起こるかもしれない

この問いに答えるには、物理学でいう「真空」の意味を知る必要があります。

物理の真空とは「空っぽの空間」ではなく、「これ以上エネルギーを下げられない、いちばん安定した底」のことです。

安定な底にいるなら終末が訪れなさそうに思えますが、問題は底が1つとは限らないことです。

あなたが今、ある谷の底にいるとしましょう。

見渡すかぎり山に囲まれていて、ここが一番低い場所に見えます。

けれど山の向こう側に、今いる谷よりもっと深い谷（安定した世界）が隠れているかもしれません。

1977年、アメリカの理論物理学者シドニー・コールマンは、まさにこの構図を宇宙にあてはめました。

私たちの宇宙は一番深い谷に落ち着いたのではなく、山に囲まれた浅い谷——「偽の真空」に留まっているだけかもしれない、と。

「でも山があるなら大丈夫では？」と思いたくなります。

実際、この山——エネルギーの壁——は途方もなく巨大で、人類がどれほどエネルギーをかき集めても正面から越えることはできません。

たとえ私たちの周りにあるものが偽の真空であっても138億年にわたって安定してこられたのは、この壁のおかげです。

ところが、量子の世界にはやっかいな抜け道があるのです。

エネルギーを一切使わずに、山を”すり抜けて”しまう現象——量子トンネル効果と呼ばれるものです。

山を登って越えるのではなく、山の中をトンネルが貫通してしまう……そんなイメージです。

そしてこのトンネルを抜けて、今の底よりもっと安定した底に到達すると、そこにごく小さな「泡」が生まれます。

この泡の内部は、今の宇宙よりもさらに安定した「本当の底」です。

そして本当の底のほうが安定しているため、泡はまわりの空間を引きずり込みながら、光速に近い速さで膨張していきます。

トンネル効果で生じたたった1つの泡が、宇宙のどこかに生まれるだけで十分です。

宇宙のすべてが、新しい底に向かって変わり始めます。

しかも、新しい底での物理法則は今のものとは異なります。

原子の構造も、力の強さも、すべてが書き換わりうるのです。

いま「当たり前」として私たちが頼っているルールが、丸ごと消え去る可能性があります。

これが真空崩壊、あるいは偽真空崩壊と呼ばれている——宇宙の究極の「衣替え」とも呼べるシナリオです。

ですが偽真空崩壊はの魅力は恐ろしさだけではありません。

小さな量子の世界と大きな宇宙スケールの物理が交わる、非常に奥深い問題でもあるのです。

というのも、週末の種となる最初のトンネル効果は極小の量子現象ですが、その結果として生まれる泡の膨張は宇宙全体に及ぶからです。

そのため偽真空崩壊を研究することで、「小さな世界」と「大きな世界」をうまく結ぶヒントが得られると考えられています。

ただ、宇宙の終わりを「実験」でそのまま調べるのは当然ながら困難です。

そこで物理学者たちは、まったく別のものを使って、この「終末」を”見立てる”ことにしました。