真空とは何か3

宇宙における真空とはどのようなものか

仮に「擬似真空」という造語によって、地上における真空の役割を
見てきた。大気の減圧及び排除が、いってみれば「擬似真空」空間
の姿である。では本当の真空というのはどこにあるのだろうか。そ
れはどうも宇宙にありそうである。

しかし宇宙における真空もまた、必ずしも何にもない空っぽの空間
ということではないらしい。近年の研究によれば、この宇宙におけ
る真空を研究対象とすることで宇宙の誕生から終末までを考えるこ
とができるとする理論も出はじめている。では、宇宙における真空
の姿とはどのようなものなのだろうか。

現代の物理学が考える宇宙の真空とは、分子や原子などといった物
質粒子は含まれていなくても、光、Ｘ線、γ線、マイクロ波、その
他の放射線(宇宙線)が豊富に含まれている空間だという。

しかもその空間にはエネルギーが存在し、原子よりもさらに小さな
レベルで見ると極めて短い時間に何も無い空間から突然粒子が現れ
てはまたすぐに消えていくという。こうした空間が「極限真空」と
考えられている。そしてそこに生まれるエネルギーを「真空のエネ
ルギー」と呼ぶ。

こうした観点からいうと本当の真空とは「物質と光(エネルギー)の
存在を見つけることのできない空間」ということになる。ただし永
久に何も見つけることができない空間は、すでにして自然科学の対
象とはならない。それはむしろ｢虚無｣という仏教や哲学の領分だ。

虚無という概念はおそらく真空ではなく、すでにそこを遠く離れて
しまった観察不可能の空間なのだといえよう。だからこそ真空のエ
ネルギーを持つ空間を極限真空と呼ぶのかもしれない。

そしてこの真空のエネルギーが、宇宙の創生と終末に深くかかわっ
ているといわれる。創生にかかわる理論は｢インフレーション理論｣
と呼ばれる。その理論によれば、宇宙は時間や空間、物質のまった
く存在しない「無」のゆらぎから誕生したと考えられる。

同じ物質でありながら温度によって性質が変わることを相転移とい
うが、水が氷に相転移する時に熱が放出されるように「無」と考え
られる場の揺らぎから真空のエネルギーが熱エネルギーとして放出
され、宇宙はビッグバンを起こした。

ごくごく大雑把にいえば、これがインフレーション理論の骨格であ
る。電子(e－)と電子の反物質である陽電子(e＋)が生まれては合体
し消滅を繰り返している状態が極限真空の姿であり、宇宙創生の頃
はこの真空のエネルギーがきわめて高い状態にあったのだという。

しかもこの真空のエネルギーはその後宇宙に残り、宇宙が膨張する
ほどその膨張にあわせてエネルギーを拡大している。そして、この
拡大する真空のエネルギーこそが、引力に反して宇宙空間をさらに
膨張させ続けている原動力ではないかと考えられているのだ。

その結果、1500 億年から2000 億年もの後には、銀河は互いに遠の
きあい、最終的にはすべての銀河が孤島のように孤立する。そして
宇宙はただ空間だけが広がり続け冷たくなりながら永久に膨張して
いく。真空のエネルギーをもととするこうした宇宙論の仮説が出さ
れている。

真空の発見から話は宇宙の終末にまでいってしまった。真空を英語
でvacuumというが、どうもバキュームポンプや掃除機のイメージか
ら、この言葉にはどこか「吸い込まれる」という感覚を抱きがちで
ある。真空とは何かをわずかばかり覗いてきたこの原稿も、どうや
らvacuumの「吸い込む」イメージにひかれて最後は虚無を思わせる
空間にまで引き込まれてしまったらしい。

[データ]
｢ＮＨＫスペシャル宇宙未知への大紀行第８集宇宙に終わりはあるのか｣ＮＨＫ出版
真空についての(いわゆる)マグデブルグの新実験
http://www.kanazawa-it.ac.jp/dawn/167201.html
真空技術
http://www.ulvac.co.jp/firstvisit/index.html