宇宙の始まりを想像するとき、誰もが一度は「ビッグバン」という言葉を耳にしたことがあるでしょう。宇宙は今から約138億年前にビッグバンと呼ばれる大爆発によって誕生したと考えられています。しかし、ビッグバンの直後の宇宙がどのような状態だったのか、何が起こっていたのかは近年まで多くの謎に包まれていました。その謎に一石を投じたのが「インフレーション理論」です。
インフレーション理論とは、宇宙誕生の最初の0.00000000000000000000000000000001秒にも満たない、極めて短い時間に宇宙が猛烈な勢いで膨張したという考え方です。その膨張は、現在私たちが経験している膨張とは比べものにならないほどの速さで進行したとされています。この「インフレーション」の時代があったからこそ、現在のような均一でなめらかな宇宙の姿が存在していると考えられています。
このアイディアが広く注目されるようになったのは1980年代のことです。アメリカの物理学者アラン・グースによって提唱されました。グースは当時、宇宙の構造や性質を説明するために、ビッグバン理論だけでは解決できないいくつかの問題点に注目していました。その問題の一つが「平坦性問題」と呼ばれるものです。
平坦性問題とは、観測されている宇宙の大規模なスケールにおいて、空間が非常に平坦であるという不思議な特性に関する疑問です。もし初期の宇宙が今よりほんの少しだけでも違った性質を持っていたら、宇宙は今のように存在していなかったかもしれません。インフレーション理論は、このような宇宙の微妙なバランスが、猛烈な膨張のおかげで保たれたと説明するのです。
さらに「地平線問題」もインフレーション理論で解決できると考えられました。地平線問題とは、宇宙のはるか離れた場所同士が、なぜこれほどまでに性質が似ているのか、という疑問です。本来なら光の速さでも届かないはずの遠い領域が、なぜ同じ温度や構造を持っているのかが問題でした。しかし、誕生直後のインフレーション期に一気に宇宙が巨大化したことで、もともとは近くにあった領域が急激に広がり、現在のように遠く離れていると考えれば不思議はありません。
インフレーション理論の発表以降、世界中の研究者たちがさまざまな観測や理論的検証を行ってきました。とくに注目されたのが、宇宙背景放射（CMB：cosmic microwave background）という微弱な電波の観測です。これはビッグバン後38万年ごろ、宇宙が冷え始めて水素原子ができた瞬間に放たれた「宇宙の最初の光」と呼ばれるものです。CMBには、小さな揺らぎ＝つまり温度のほんのわずかな違いが観測されており、それが現在の銀河や星の元になったと考えられています。
インフレーション理論によると、このCMBの揺らぎは、インフレーション期の量子揺らぎが宇宙全体に引き伸ばされ、形を変えて今に残ったものだとされています。実際、観測されたCMBのデータはインフレーション理論が予測したパターンと非常によく一致していたため、インフレーションの考え方は現代宇宙論の主流となっています。
しかし、インフレーションがなぜ起こったのか、正体は何なのかは依然として大きな謎です。インフレーションをもたらしたエネルギー場、いわゆる「インフラトン」と呼ばれる仮想的な粒子や場についての研究が進められていますが、残念ながらまだ直接的な証拠は見つかっていません。この時期の宇宙は、現在の科学技術では直接観測する手段がないため、理論と間接的な観測による検証が続けられている状況です。
また、インフレーションを引き起こした原因が分かれば、宇宙の始まりだけでなく、高エネルギー物理学や場の理論などの深い理解にもつながると期待されています。さらに、複数のインフレーションが無数に存在し、それぞれが「別の宇宙」を生み出していると考える「多元宇宙論」にも発展しています。もし本当に私たちの宇宙が数ある宇宙の一つだとすれば、SFの世界のような神秘的な可能性も現実味を帯びてきます。
宇宙誕生からわずか一秒未満で起きたインフレーション。この奇跡的な現象のおかげで、現在私たちが夜空の星々や銀河を眺めることができるわけです。私たち人類の存在そのものも、この宇宙の最初の一瞬の爆発的な出来事から始まったといえるでしょう。今もなお、研究者たちはこの壮大な謎に挑み続けています。
宇宙は始まりから今日まで、私たちの想像を超える歴史と物語を秘めています。インフレーション理論はそのごく初めの一章を解き明かす鍵。いつの日か、この真理がすべて明らかにされる日が訪れるかもしれません。