Pop Goes the Universe

インフレーション理論は盤石か？

By Anna Ijjas ／Paul J. Steinhardt／Abraham Loeb

A. アイジャス／P. J. スタインハート／A. ローブ


On march 21, 2013, the European Space Agency held an international press conference to announce new results from a satellite called Planck. The spacecraft had mapped the cosmic microwave background (CMB) radiation, light emitted more than 13 billion years ago just after the big bang, in better detail than ever before. The new map, scientists told the audience of journalists, confirms a theory that cosmologists have held dear for 35 years: that the universe began with a bang followed by a brief period of hyperaccelerated expansion known as inflation. This expansion smoothed the universe to such an extent that, billions of years later, it remains nearly uniform all over space and in every direction and “flat,” as opposed to curved like a sphere, except for tiny variations in the concentration of matter that account for the finely detailed hierarchy of stars, galaxies and galaxy clusters around us.		2013年3月21日，欧州宇宙機関（ESA）は国際記者会見を開き，同機関の探査機プランクによる新たな観測結果を発表した。プランクはビッグバン直後，つまり130億年以上前に放射された光である宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の地図を空前の精度で私たちに示した。　ESAの科学者は集まった記者に，この新地図によって宇宙物理学者が35年間大切にしてきた理論が裏付けられたと話した。この宇宙はビッグバンで始まり，続いてインフレーションという急激な加速膨張を経験したという理論だ（48ページの監修者ノート1）。現在の宇宙が，星や銀河，銀河団といった階層構造のもとになる物質密度のわずかなムラを除いて場所や方向によらずほぼ均一で平坦である（球面のように曲がっていない）のはこの急膨張のためだ。
The principal message of the press conference was that the Planck data perfectly fit the predictions of the simplest inflationary models, reinforcing the impression that the theory is firmly established. The book on cosmology seemed to be closed, the team suggested.		記者会見の主旨は，プランクのデータが最もシンプルなインフレーションモデルによる予言と完全に一致しているというもので，この理論が確証されたという印象が強まった。プランクのチームは，宇宙論に決着がついたようだとまで示唆した。
Following the announcement, the three of us discussed its ramifications at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Ijjas was then a visiting graduate student from Germany; Steinhardt, who had been one of the original architects of inflationary theory three decades ago but whose later work pointed out serious problems with its theoretical foundations, was spending his sabbatical at Harvard; and Loeb was our host as chair of the astronomy department. We all remarked on the meticulously precise observations of the Planck team. We disagreed, however, with the interpretation. If anything, the Planck data disfavored the simplest inflation models and exacerbated long-standing foundational problems with the theory, providing new reasons to consider competing ideas about the origin and evolution of the universe.		発表を受け，私たち著者の3人はプランクのデータが宇宙論に与える影響についてハーバード・スミソニアン天体物理学センターで議論した。当時，アイジャスは大学院生で，ドイツから来ていた。スタインハートはサバティカル（研究に専念できる期間）をハーバードで過ごしていた。彼は30年前にインフレーション理論を提唱した1人だが，後の研究でその理論の基礎に関する深刻な問題を指摘していた。ローブは天文学科長として2人を受け入れていた。　私たちはプランクの極めて精密な観測結果について意見を述べ合ったが，プランクのチームの解釈には同意できなかった。プランクのデータはむしろ最もシンプルなインフレーションモデルを否定するとともに，その理論に以前から存在していた基礎的な問題を悪化させており，宇宙の起源や進化に関して別のモデルを考える新たな理由を与えていた。
In the years since, more precise data gathered by the Planck satellite and other instruments have made the case only stronger. Yet even now the cosmology community has not taken a cold, honest look at the big bang inflationary theory or paid significant attention to critics who question whether inflation happened. Rather cosmologists appear to accept at face value the proponents’ assertion that we must believe the inflationary theory because it offers the only simple explanation of the observed features of the universe. But, as we will explain, the Planck data, added to theoretical problems, have shaken the foundations of this assertion.		以来，プランクなどで得られたより精密なデータによって，インフレーション理論にまつわる問題は悪化の一途をたどっている。だが，今なお宇宙論業界はビッグバン・インフレーション理論を冷静かつ誠実に調べることをせず，インフレーションが起こったかどうかを疑問視する人々にろくに注意も払っていない。　むしろ，観測された宇宙の均一性と平坦性を単純明快に説明できるのはインフレーション理論のみであるからその理論を信じなければならないという，支持者の主張を額面通りに受け取っているように見える。だが，以下で説明するようにプランクのデータと理論的な問題を考え合わせると，この主張の基盤は揺らいでしまう。