著者について スティーブン・ホーキングは、卓越した理論物理学者であり、一般的に世界で最も偉大な思想家の一人と見なされています。彼はケンブリッジ大学でルカシアン数学教授の職を30年間務め、国際的なベストセラーとなった『時間の簡潔な歴史』の著者です。一般読者向けの他の著作には、『時間のより簡潔な歴史』、エッセイ集『ブラックホールと赤ちゃん宇宙』、『宇宙の要点』、『大いなる設計』、そして『ブラックホール：BBCライス講義』があります。彼は2018年3月14日に亡くなりました。 スティーブン・ホーキングによる他の著作 - 『時間の簡潔な歴史』 - 『ブラックホールと赤ちゃん宇宙』およびその他のエッセイ - 『宇宙の要点』 - 『巨人の肩の上に』 - 『神は整数を創造した』 - 『物質の夢』 - 『私の簡潔な歴史』 - 『ブラックホール：ライス講義』 共著者として - 『空間と時間の本質』 - 『大きなもの、小さなもの、そして人間の心』 - 『時空の未来』 - 『時間のより簡潔な歴史』 - 『大いなる設計』 大きな質問への簡潔な答え スティーブン・ホーキング ジョン・マーレイ この書籍は、2018年にイギリスでジョン・マーレイ（出版社）によって初版が発行されました。 著作権 © スペースタイム出版株式会社 2018 序文 © エディ・レッドメイン 2018 はじめに © キップ・ソーン 2018 あとがき © ルーシー・ホーキング 2018 スティーブン・ホーキングがこの作品の著者として特定される権利は、1988年の著作権、デザイン、特許法に基づいて主張されています。 表紙画像：アートワーク © ニコライ・ホワルト、ブルース・シルバースタインギャラリー、NYおよびマーティン・アスベックギャラリー、CPHの提供 成人のスティーブン・ホーキングの写真 © アンドレ・パッテンデン 全著作権を保有します。この出版物の一部は、出版社の事前の書面による許可なしに複製、保存、またはいかなる形態または手段で送信することはできません。また、出版された形態以外のバインディングやカバーで流通させることもできず、次の購入者に同様の条件を課すこともできません。 このタイトルのACIPカタログ記録は、イギリス図書館から入手可能です。 電子書籍ISBN 978-1-473-69600-6 カーメライトハウス 50 ヴィクトリア・エンバンクメント ロンドン EC4Y 0DZ www.johnmurraypress.co.uk ジョン・マーレイ・プレス、ホッダー＆ストートン・リミテッドの一部 ハチェットUKの会社 目次 著者について スティーブン・ホーキングによる他の著作 タイトルページ 著作権ページ この電子書籍の使い方 出版社からのメモ 序文：エディ・レッドメイン はじめに：キップ・ソーン なぜ私たちは大きな質問をする必要があるのか 1. 神は存在するのか？ 2. すべてはどのように始まったのか？ 3. 宇宙に他の知的生命は存在するのか？ 4. 未来を予測できるのか？ 5. ブラックホールの中には何があるのか？ 6. 時間旅行は可能か？ 7. 私たちは地球で生き残れるのか？ 8. 宇宙を植民地化すべきか？ 9. 人工知能は私たちを超えるのか？ 10. 未来をどのように形作るのか？ あとがき：ルーシー・ホーキング 謝辞 さらに大きな質問への非常に簡潔な答え この電子書籍の使い方 画像をダブルタップすると、サイズを拡大できます。 元の表示に戻るには、画面の左上隅にある×をタップしてください。 出版社からのメッセージ スティーブン・ホーキングは、科学者やテクノロジー起業家、ビジネス界の重鎮、政治指導者、一般の人々から、日々の「大きな問い」についての考えを頻繁に求められていました。スティーブンは、自身の回答をスピーチやインタビュー、エッセイの形で膨大に保存していました。この本は、その個人的なアーカイブからのもので、彼の死の際にはすでに制作が進められていました。完成にあたっては、彼の学術的な仲間や家族、スティーブン・ホーキング財団と協力しました。印税の一部は慈善団体に寄付されます。 序文 エディ・レッドメイン スティーブン・ホーキングに初めて会ったとき、彼の並外れた力強さと脆さに衝撃を受けました。彼の目に宿る決意の表情と動かない体は、私の研究からも馴染みのあるものでした。私は最近、『博士と彼女のセオリー』でスティーブンの役を演じることになり、彼の業績や障害の性質を理解するために数ヶ月を費やしていました。運動ニューロン病が時間とともにどのように進行するのかを表現するために、自分の体をどう使うかを模索していたのです。しかし、実際にスティーブンというアイコン、並外れた才能を持つ科学者に会ったとき、彼の主なコミュニケーション手段がコンピュータ音声と非常に表情豊かな眉毛であることに圧倒されました。私は沈黙に緊張しすぎて話しすぎる傾向があるのですが、スティーブンは沈黙の力、そして自分が注視されていると感じることの力を完全に理解していました。戸惑いながら、私たちの誕生日が数日しか離れていないことを話題にしました。するとスティーブンは、「私は天文学者だ。占星術師ではない」と返しました。また、私に「スティーブン」と呼ぶように言い、教授と呼ぶのはやめるようにと強調しました。 スティーブンを演じる機会は、非常に特別なものでした。私は、彼の科学的業績における外面的な成功と、20代前半から始まった運動ニューロン病との内面的な闘いという二面性に惹かれました。彼の物語は、独特で複雑、そして豊かな人間の努力、家族生活、巨大な学問的成果、そしてあらゆる障害に対する純粋な反抗の物語です。私たちはインスピレーションを描きたいと思っていましたが、同時にスティーブンの人生における根気と勇気も示したいと考えていました。それは彼自身だけでなく、彼を支えた人々にも見られるものでした。しかし、スティーブンの純粋なショーマンとしての一面を描くことも同様に重要でした。私のトレーラーには、参考にした三つの画像がありました。一つは舌を出したアインシュタインで、ホーキングにも似た遊び心のあるウィットを感じました。もう一つは、カードの中のジョーカーで、彼は操り人形師のような存在です。スティーブンは常に人々を掌握しているように感じました。そして三つ目はジェームス・ディーンです。彼を見て得たものは、その輝きとユーモアでした。 スティーブン・ホーキングのような生きている人物を演じることの最大のプレッシャーは、自分のパフォーマンスについてその人物に説明しなければならないことです。スティーブンの場合、その説明は彼の家族にも求められました。彼らは私が映画の準備をしている間、とても寛大に接してくれました。スティーブンが上映に入る前に、彼は私にこう言いました。「私がどう思ったかを教えます。良いか、そうでないか。」私は「そうでない場合は、ただ『そうでない』と言って、詳細は省いてもらえれば」と返しました。スティーブンは寛大にも、映画を楽しんだと言ってくれました。彼は感動したと語りましたが、有名なことに、もっと物理学があって、感情が少なかった方が良かったとも述べました。これは反論の余地がありません。『すべての理論』以来、私はホーキング家と連絡を取り続けています。スティーブンの葬儀で朗読を依頼されたことに感動しました。それは非常に悲しい日でしたが、同時に素晴らしい日でもあり、愛と喜びに満ちた思い出、そしてこの最も勇敢な男についての反省に満ちていました。彼は科学の分野で世界をリードし、障害者が認識され、適切な機会を与えられるように尽力した人でした。私たちは本当に美しい心を持った、驚くべき科学者、そして私が今まで出会った中で最も面白い人を失いました。しかし、スティーブンの死の際に彼の家族が言ったように、彼の仕事と遺産は生き続けます。ですから、悲しみと同時に大きな喜びをもって、スティーブンの多様で魅力的なテーマに関する著作のコレクションを紹介します。彼の著作を楽しんでいただければと思います。そして、バラク・オバマの言葉を借りれば、スティーブンが星々の間で楽しんでいることを願っています。愛を込めて、エディ はじめに キップ・S・ソーン教授 私は1965年7月、イギリスのロンドンで開催された一般相対性理論と重力に関する会議でスティーブン・ホーキングに初めて出会いました。スティーブンはケンブリッジ大学で博士課程の真っ最中で、私はプリンストン大学で博士号を取得したばかりでした。会議のホールでは、スティーブンが私たちの宇宙は過去のある有限の時点で誕生したという説得力のある議論を考案したという噂が飛び交っていました。宇宙は無限に古いわけではありません。そこで、約100人の参加者とともに、40人用に設計された部屋に押し込まれて、スティーブンの講演を聞くことになりました。彼は杖をついて歩き、言葉は少し不明瞭でしたが、それ以外は彼が2年前に診断された運動ニューロン病の兆候はわずかでした。彼の頭脳は明らかに影響を受けていませんでした。彼の明晰な推論は、アインシュタインの一般相対性理論の方程式や、私たちの宇宙が膨張しているという天文学者の観測、そして非常に真実であると思われるいくつかの単純な仮定に基づいていました。また、ロジャー・ペンローズが最近考案した新しい数学的手法も利用していました。これらを巧妙で力強く、説得力のある方法で組み合わせることで、スティーブンは次のような結論を導き出しました：私たちの宇宙は約100億年前に何らかの特異な状態から始まったに違いないと。 力を合わせることで、ますます説得力を持って、時間の始まりという特異な概念を証明し、また、すべてのブラックホールの中心には時間が終わる特異点が存在することをますます説得力を持って証明することになるだろう。私は、スティーブンの1965年の講義から非常に感銘を受けて帰ってきた。彼の議論や結論だけでなく、もっと重要なのは彼の洞察力と創造性だった。それで私は彼を探し出し、1時間ほどプライベートに話をした。それが、生涯にわたる友情の始まりであり、共通の科学への興味だけでなく、驚くべき相互理解、つまり人間としてお互いを理解する特異な能力に基づいた友情だった。やがて、私たちは科学について話すよりも、私たちの人生や愛、さらには死について話す時間が増えていったが、科学は依然として私たちを結びつける大きな要素であった。1973年9月、私はスティーブンと彼の妻ジェーンをロシアのモスクワに連れて行った。激しい冷戦の中で、私は1968年から毎年交互に1ヶ月ほどモスクワで過ごし、ヤコフ・ボリソビッチ・ゼルドビッチが率いるグループのメンバーと研究を共同で行っていた。ゼルドビッチは素晴らしい天体物理学者であり、ソ連の水素爆弾の父でもあった。彼は核の秘密を抱えていたため、西ヨーロッパやアメリカに旅行することを禁じられていた。彼はスティーブンとの議論を渇望していたが、彼のもとには行けなかったので、私たちが彼のもとへ行った。モスクワで、スティーブンはゼルドビッチや他の数百人の科学者たちを彼の洞察で驚かせ、そのお返しにスティーブンもゼルドビッチからいくつかのことを学んだ。特に印象に残っているのは、スティーブンと私がゼルドビッチと彼の博士課程の学生アレクセイ・スタロビンスキーと共にロシアホテルのスティーブンの部屋で過ごした午後だった。ゼルドビッチは彼らが発見した驚くべき事実を直感的に説明し、スタロビンスキーはそれを数学的に説明した。ブラックホールを回転させるにはエネルギーが必要であることはすでに知っていた。彼らが説明したように、ブラックホールはその回転エネルギーを使って粒子を生成し、その粒子は回転エネルギーを持って飛び去ることができる。これは新しく驚くべきことだったが、あまり驚くべきことではなかった。物体が運動エネルギーを持っているとき、自然は通常それを引き出す方法を見つける。私たちはすでにブラックホールの回転エネルギーを引き出す他の方法を知っていたが、これは新しい、しかし予想外の方法に過ぎなかった。このような会話の大きな価値は、新たな思考の方向性を引き起こすことができる点にある。そして、スティーブンもそうだった。彼はゼルドビッチ/スタロビンスキーの発見を数ヶ月間考え続け、最初は一つの方向から、次に別の方向から見つめ、ある日、彼の心の中で本当に根本的な洞察を引き起こした。ブラックホールが回転を停止した後でも、その穴は粒子を放出することができる。放射することができ、そしてそれはまるでブラックホールが太陽のように熱いかのように放射するが、実際にはあまり熱くなく、ほんの少し温かいだけである。穴が重いほど、その温度は低くなる。太陽と同じ重さの穴は、絶対零度よりも0.00000006ケルビン、すなわち0.06百万分の1度の温度を持つ。 この温度を計算するための公式は、ロンドンのウェストミンスター寺院にあるスティーブンの墓石に刻まれており、彼の遺灰はアイザック・ニュートンとチャールズ・ダーウィンの間に安置されています。この「ホーキング温度」と呼ばれるブラックホールの特性と、その「ホーキング放射」は、実に革新的なものであり、20世紀後半の理論物理学における最も画期的な発見の一つと言えるでしょう。これにより、一般相対性理論（ブラックホール）、熱力学（熱の物理学）、量子物理学（存在しなかった粒子の創造）との間に深い関係があることに気づかされました。例えば、スティーブンはブラックホールがエントロピーを持つことを証明しました。これは、ブラックホールの内部または周辺に巨大なランダム性が存在することを意味します。彼は、エントロピーの量（ブラックホールのランダム性の対数）が、その表面積に比例することを導き出しました。彼のエントロピーに関する公式は、彼が働いていたケンブリッジのゴンビル・アンド・カイウス・カレッジの記念碑に刻まれています。 過去45年間、スティーブンと数百人の物理学者たちは、ブラックホールのランダム性の正確な性質を理解しようと奮闘してきました。この問いは、量子理論と一般相対性理論の結びつき、すなわち量子重力の法則についての新たな洞察を生み出し続けています。1974年の秋、スティーブンは博士課程の学生たちと家族（妻のジェーンと二人の子供、ロバートとルーシー）をカリフォルニア州パサデナに連れて行き、彼と学生たちが私の大学、カリフォルニア工科大学（カルテック）の知的生活に参加し、私の研究グループと一時的に融合できるようにしました。それは、「ブラックホール研究の黄金時代」と呼ばれる時期の頂点にあたる素晴らしい年でした。その年、スティーブンと彼の学生たち、そして私の学生たちは、ブラックホールをより深く理解しようと奮闘しましたが、私もある程度はその過程に関わりました。しかし、スティーブンの存在と、私たちの共同研究グループにおける彼のリーダーシップは、私が数年間考えていた新たな方向性、すなわち重力波の研究を追求する自由を与えてくれました。 宇宙を横断して遠くの物事に関する情報を運ぶことができる波は、電磁波（光、X線、ガンマ線、マイクロ波、ラジオ波などを含む）と重力波の2種類だけです。電磁波は、光速で伝わる振動する電気と磁気の力で構成されています。これらがラジオやテレビのアンテナにある帯電粒子に当たると、粒子は前後に揺さぶられ、波が運ぶ情報が粒子に蓄えられます。その情報は増幅され、スピーカーやテレビ画面に送られ、人間が理解できる形になります。アインシュタインによれば、重力波は振動する空間の歪みで構成されており、空間の伸縮が繰り返されるものです。 1972年、マサチューセッツ工科大学のライナー（ライ）・ワイスは、重力波検出器を発明しました。この装置では、L字型の真空パイプの角や端に吊るされた鏡が、空間の伸びによってLの一方の脚に沿って引き離され、空間の圧縮によってもう一方の脚に沿って押し寄せられます。ライは、この伸びと圧縮の振動パターンを測定するためにレーザービームを使用することを提案しました。レーザー光は重力波の情報を抽出し、その信号は増幅されてコンピュータに送られ、人間が理解できる形に変換されます。 電磁望遠鏡を用いた宇宙の研究（電磁天文学）は、ガリレオによって始まりました。彼は小型の光学望遠鏡を作り、それを木星に向けて、木星の最大の4つの衛星を発見しました。それ以来の400年間、電磁天文学は私たちの宇宙に対する理解を根本的に変革しました。1972年、私と私の学生たちは、重力波を使って宇宙について何を学べるかを考え始め、重力波天文学のビジョンを発展させました。重力波は空間の歪みの一形態であり、特にブラックホールのように、歪んだ時空から完全または部分的に作られた物体によって最も強く生成されます。私たちは、重力波がスティーブンのブラックホールに関する洞察を探求し、テストするための理想的なツールであると結論づけました。 より一般的に言えば、重力波は電磁波とは根本的に異なるため、これらの波が検出され、監視されることができれば、ガリレオの後に続く巨大な電磁革命に匹敵する新たな革命を私たちの宇宙理解にもたらすことがほぼ保証されているように思えました。しかし、それは大きな「もし」でした。私たちは、地球を包む重力波は非常に弱いため、ライ・ワイスのL字型装置の端にある鏡が、数キロメートルの距離であっても、互いにプロトンの直径の1/100（つまり原子のサイズの1/10,000,000）以下の動きしかしないと推定しました。このような微小な動きを測定するという課題は非常に大きなものでした。 その素晴らしい年、スティーブンと私の研究グループがカリフォルニア工科大学で合併した際、私は重力波の成功の可能性を探ることに多くの時間を費やしました。スティーブンはこの点で助けになりました。数年前、彼と彼の学生ゲイリー・ギボンズは、自分たちの重力波検出器を設計していたのです（実際には作られませんでしたが）。スティーブンがケンブリッジに戻った後、私の探求はワシントンDCのライのホテルの部屋での徹夜の激しい議論を経て実を結びました。私は、成功の見込みが十分に大きいと確信し、自分のキャリアの大部分と将来の学生の研究を、ライや他の実験者が私たちの重力波のビジョンを実現する手助けに捧げるべきだと決意しました。そして、その後のことは言うまでもありません。 2015年9月14日、LIGO重力波検出器（私とライ、ロナルド・ドレーバーが共同設立し、バリー・バリッシュが組織し、組み立て、指導した1,000人のプロジェクトによって構築された）が初めて重力波を検出しました。波のパターンをコンピュータシミュレーションからの予測と比較することで、私たちのチームは、地球から13億光年離れた場所で2つの重いブラックホールが衝突した際に波が生成されたと結論づけました。これが重力波天文学の始まりでした。私たちのチームは、重力波に関して、ガリレオが電磁波に対して成し遂げたことを達成しました。私は、今後数十年の間に次世代の重力波天文学者たちが、これらの波を用いてスティーブンのブラックホール物理学の法則を検証するだけでなく、宇宙の特異な誕生からの重力波を検出し、監視することで、スティーブンや他の人々の宇宙の成り立ちに関する考えを試すことになると確信しています。 1974年から75年の栄光の年の間、私が重力波について迷っている間に、スティーブンは私たちの統合グループを率いてブラックホール研究を進めていました。スティーブン自身は、ホーキング放射の発見よりもさらに過激な洞察を得ました。彼は、ブラックホールが形成され、その後放射を放出して完全に蒸発する際に、ブラックホールに入った情報は決して戻ってこないという、説得力のあるほぼ完璧な証明を示しました。情報は必然的に失われるのです。これは、量子物理学の法則が情報は決して完全に失われることはないと明確に主張しているため、過激な結論です。もしスティーブンが正しいのなら、ブラックホールは最も基本的な量子力学の法則に違反していることになります。これはどういうことなのでしょうか？ブラックホールの蒸発は、量子力学と一般相対性理論の結合した法則、つまり量子重力の理解が不十分な法則によって支配されています。スティーブンは、相対性理論と量子物理学の激しい結婚が情報の消失を引き起こすに違いないと考えました。大多数の理論物理学者はこの結論を忌避しています。彼らは非常に懐疑的です。そのため、彼らはこのいわゆる情報喪失の逆説に44年間苦しんできました。この逆説は、量子重力の法則を理解するための強力な鍵であるため、その努力と苦悩は十分に価値のあるものです。スティーブン自身は2003年に、ブラックホールの蒸発中に情報が逃げる可能性がある方法を見つけましたが、それでも理論家たちの苦闘は収まりませんでした。スティーブンは情報が逃げることを証明したわけではないため、苦闘は続いています。スティーブンの追悼の際、ウェストミンスター寺院で彼の遺灰を埋葬する際に、私はこの苦闘を次のような言葉で記念しました。「ニュートンは私たちに答えを与えました。ホーキングは私たちに問いを与えました。そしてホーキングの問いは、数十年後に突破口を生み出し続けています。最終的に私たちが量子重力の法則をマスターし、宇宙の誕生を完全に理解する時が来るかもしれません。」 「主にホーキングの肩の上に立つことで成し遂げられるだろう。」1974年から1975年にかけての栄光の年が、私の重力波探求の始まりに過ぎなかったように、スティーブンの量子重力の法則を詳細に理解しようとする探求の始まりでもありました。これらの法則が、ブラックホールの情報やランダム性の真の性質、そして私たちの宇宙の特異な誕生の真の性質、さらにはブラックホール内部の特異点の真の性質、すなわち時間の誕生と死の真の性質について何を語るのかということです。これらは大きな問いです。非常に大きな問いです。私は大きな問いから逃げてきました。私にはそれに取り組むための十分なスキル、知恵、また自信がありませんでした。それに対してスティーブンは、科学に深く根ざしているかどうかにかかわらず、常に大きな問いに惹かれていました。彼には必要なスキル、知恵、自信がありました。この本は、彼が大きな問いに対する答えをまとめたものであり、彼の死の時点でもまだ取り組んでいた答えです。スティーブンの六つの問いに対する答えは、彼の科学に深く根ざしています。（神は存在するのか？すべてはどのように始まったのか？未来を予測できるのか？ブラックホールの中には何があるのか？時間旅行は可能か？私たちは未来をどう形作るのか？）ここでは、私がこの序文で簡潔に説明した問題について、彼が深く議論しているのを見つけることができ、さらに多くのことが語られています。他の四つの大きな問いに対する彼の答えは、彼の科学にしっかりと根ざしているとは言えません。（私たちは地球で生き残れるのか？宇宙に他の知的生命は存在するのか？私たちは宇宙を植民地化すべきか？人工知能は私たちを超えるのか？）それでも、彼の答えは深い知恵と創造性を示しており、私たちが期待するべきものです。彼の答えが私と同じように刺激的で洞察に満ちたものであることを願っています。楽しんでください！キップ・S・ソーン 2018年7月 **なぜ私たちは大きな問いを問わなければならないのか** 人々は常に大きな問いに対する答えを求めてきました。私たちはどこから来たのか？宇宙はどのように始まったのか？すべての背後にある意味や設計は何か？そこに誰かいるのか？過去の創造の物語は、今やあまり関連性がなく、信頼性も薄れています。それらは、ニューエイジからスタートレックに至るまで、さまざまな迷信に取って代わられました。しかし、実際の科学は、サイエンスフィクションよりも遥かに奇妙で、はるかに満足のいくものです。私は科学者です。そして、物理学、宇宙論、宇宙、そして人類の未来に深い魅力を感じる科学者です。私は両親によって、揺るぎない好奇心を持つように育てられ、父のように科学が私たちに問いかける多くの質問を研究し、答えようとするように教えられました。私は、理論物理学を通じて、偉大な問いのいくつかに答えようとしながら、心の中で宇宙を旅してきました。かつては、私たちが知っている物理学の終わりを見ることになると思っていましたが、今では発見の驚きは私が去った後も続くと考えています。私たちはこれらの答えに近づいていますが、まだそこには至っていません。問題は、ほとんどの人々が、実際の科学は彼らには難しすぎて理解できないと信じていることです。 しかし、私はそうは思いません。宇宙を支配する根本的な法則について研究するには、ほとんどの人が持っていない時間のコミットメントが必要です。もし私たち全員が理論物理学を学ぼうとしたら、世界はすぐに停滞してしまうでしょう。しかし、ほとんどの人は、方程式なしで明確に提示されれば基本的なアイデアを理解し、評価することができます。これは可能であり、私は生涯を通じてそれに挑戦することを楽しんできました。理論物理学の研究を行いながら生きることは素晴らしい時間でした。この50年間で私たちの宇宙に対する見方は大きく変わり、私が何らかの貢献を果たせたなら嬉しいです。宇宙時代の大きな啓示の一つは、人類に対して私たち自身を見つめ直す視点を与えたことです。宇宙から地球を見ると、私たちは全体としての自分たちを見ます。分断ではなく、統一を見ます。それは非常にシンプルなイメージであり、力強いメッセージを持っています。「一つの惑星、一つの人類」。私は、私たちのグローバルコミュニティにとっての重要な課題に対して即時の行動を求める声に加わりたいと思います。これから先、私がここにいなくなった後でも、権力を持つ人々が創造性、勇気、リーダーシップを示してくれることを願っています。持続可能な開発目標の挑戦に立ち向かい、自己利益ではなく共通の利益のために行動してほしいです。私は時間の貴重さを非常に意識しています。今この瞬間をつかみ、行動を起こしましょう。私は以前に自分の人生について書いたことがありますが、私の大きな問いへの生涯にわたる魅力を考えると、初期の経験のいくつかは繰り返す価値があると思います。私はガリレオの死からちょうど300年後に生まれました。この偶然が私の科学的な人生に影響を与えたと考えたいです。しかし、私はその日に約20万人の赤ちゃんが生まれたと推定しています。その中に天文学に興味を持つ人がいたかどうかはわかりません。私はロンドンのハイゲートにある背の高い細長いビクトリア様式の家で育ちました。両親は第二次世界大戦中にロンドンが爆撃されると思って非常に安くその家を購入しました。実際、私たちの家の数軒先にV2ロケットが着弾しました。その時、私は母と妹と一緒に外出しており、幸運にも父は無事でした。その後数年間、私が友人のハワードと遊んでいた大きな爆弾跡が道の向こうにありました。私たちはその爆発の結果を、私の一生を通じて駆り立ててきた好奇心で調査しました。1950年、父の職場がロンドンの北端にある新しく建設された国立医療研究所に移転したため、私の家族は近くの大聖堂の街セント・オールバンズに引っ越しました。私は女子高に送られましたが、その名にもかかわらず10歳までの男の子も受け入れていました。その後、セント・オールバンズ・スクールに進学しました。私はクラスの中で決して上位に立つことはありませんでしたが（非常に優秀なクラスでした）、クラスメートたちは私に「アインシュタイン」というニックネームを付けてくれました。おそらく彼らは何か特別なものを感じ取っていたのでしょう。 私が12歳のとき、友人の一人が別の友人に、私が何か大したことにはならないと賭けて、キャンディの袋を賭けました。私はセントオールバンズに6、7人の親しい友人がいて、ラジコンモデルから宗教まで、さまざまなことについて長い議論や討論をしたことを覚えています。私たちが話し合った大きなテーマの一つは、宇宙の起源と、それを創造し動かすために神が必要かどうかということでした。遠くの銀河からの光が赤いスペクトルの方にシフトしているという話を聞いたことがあり、これは宇宙が膨張していることを示しているとされていました。しかし、私は赤方偏移には他に理由があるに違いないと思っていました。光が私たちのところに来る途中で疲れて、より赤くなるのかもしれない？本質的に変わらず永遠の宇宙の方がずっと自然に思えました。（私が間違っていたことに気づいたのは、博士課程の研究を始めて2年後に宇宙マイクロ波背景放射が発見されてからのことです。）私は常に物事がどのように動いているのかに非常に興味を持っていて、仕組みを知るために物を分解していましたが、再び組み立てるのはあまり得意ではありませんでした。私の実践的な能力は理論的な素質には及びませんでした。父は私の科学への興味を奨励し、オックスフォードかケンブリッジに進学することを非常に望んでいました。彼自身はオックスフォードのユニバーシティ・カレッジに通っていたので、私もそこに応募すべきだと思っていました。当時、ユニバーシティ・カレッジには数学のフェローがいなかったため、自然科学の奨学金を目指すしかありませんでした。私は自分が成功するとは思っていなかったのですが、驚くことにうまくいきました。当時のオックスフォードの風潮は非常に「努力しないこと」に対して否定的でした。努力せずに優秀であるべきか、自分の限界を受け入れて四等学位を取得するべきだとされていました。私はこれをあまり勉強しないことへの招待だと受け取りました。これを誇りに思っているわけではなく、当時の私の態度を説明しているだけです。私の同級生のほとんども同じように考えていました。私の病気の結果の一つは、すべてを変えることになりました。早死にの可能性に直面すると、人生が終わる前にやりたいことがたくさんあることに気づかされます。勉強を怠っていたため、私は最終試験を、事実に基づく知識を必要としない問題を避け、理論物理学の問題に集中することで乗り切ろうと計画していました。しかし、試験の前の晩は眠れず、あまり良い結果を出せませんでした。私は一等と二等の学位の境界線上にいて、どちらを取得するかを決めるために試験官との面接を受けなければなりませんでした。面接では将来の計画について尋ねられました。私は研究をしたいと答えました。一等をもらえればケンブリッジに行き、二等ならオックスフォードに残るつもりだと伝えました。結果、一等をもらいました。最終試験の後の長い休暇中、カレッジは小さな旅行助成金をいくつか提供しました。私は、提案する行き先が遠いほど助成金を得るチャンスが増えると思ったので、イランに行きたいと伝えました。 1962年の夏、私は旅に出ました。イスタンブール行きの列車に乗り、そこからトルコ東部のエルズルム、さらにタブリーズ、テヘラン、イスファハン、シーラーズ、そして古代ペルシャ王の都ペルセポリスへと向かいました。帰路の途中、私と旅の仲間であるリチャード・チンは、ボイン・ザフラ地震に巻き込まれました。この地震はマグニチュード7.1の大規模なもので、1万2千人以上の命が奪われました。私は震源地の近くにいたはずですが、体調を崩していたため、そのことに気づいていませんでした。私は不安定なイランの道路を揺れながら走るバスの中にいて、周囲の状況を把握できないままでした。私たちは数日間タブリーズに滞在し、私は重度の赤痢とバスの中で前の座席に投げ出されて骨折した肋骨の回復に努めましたが、ペルシャ語を話せなかったため、災害のことを知ることはありませんでした。イスタンブールに到着するまで、私たちは何が起こったのかを知りませんでした。私は、地震の日にテヘランを出発して災害地域に向かうと聞いて心配していた両親に、ポストカードを送りました。地震にもかかわらず、イランでの時間には多くの素晴らしい思い出があります。世界への強い好奇心は危険を伴うことがありますが、私にとってそれが真実だったのはおそらくこの時だけでした。 1962年10月、私はケンブリッジの応用数学と理論物理学の学部に到着したとき、20歳でした。私は当時最も有名なイギリスの天文学者フレッド・ホイルのもとで働くことを希望していました。天文学者と呼ぶのは、当時宇宙論はほとんど正当な分野として認識されていなかったからです。しかし、ホイルにはすでに十分な学生がいたため、私は残念ながらデニス・シャイマに配属されました。彼の名前は聞いたことがありませんでしたが、ホイルの学生でなくてよかったと思います。なぜなら、彼の定常宇宙論を擁護することになり、それはブレグジットの交渉よりも難しい仕事だったでしょうから。私は一般相対性理論に関する古い教科書を読み始め、常に大きな問いに引き寄せられていました。 皆さんの中には、エディ・レッドメインが私の特にハンサムなバージョンを演じる映画を見た方もいるかもしれませんが、オックスフォードでの3年目に、私は自分が不器用になっていることに気づきました。何度か転んでしまい、その理由が理解できず、スカリングボートをうまく漕げなくなっていることに気づきました。何かがおかしいと明らかになり、当時の医者にビールを控えるように言われたことには少し不満を感じました。ケンブリッジに到着した冬は非常に寒く、クリスマス休暇中に母がセント・オールバンズの湖でスケートをするように説得しましたが、自分がそれに耐えられないことは分かっていました。転んでしまい、再び立ち上がるのに大変な苦労をしました。母は何かがおかしいと気づき、私を医者に連れて行きました。私はロンドンのセント・バースホスピタルで数週間を過ごし、多くの検査を受けました。1962年当時の検査は、今よりもかなり原始的でした。 私の腕から筋肉のサンプルが採取され、電極が体に取り付けられ、放射線不透過性の液体が脊髄に注入されました。医師たちは、ベッドが傾けられる中で、X線を通してその液体が上下する様子を観察していました。彼らは実際に私に何が問題なのかを教えてくれませんでしたが、私はそれがかなり深刻であることを察し、尋ねるのをためらいました。医師たちの会話から、何があったのかは分かりませんが、それは悪化する一方で、彼らができることはビタミンを与えることだけだと理解しました。実際、検査を行った医師は私を見放し、その後二度と会うことはありませんでした。ある時点で、私は診断が筋萎縮性側索硬化症（ALS）であることを知りました。これは運動神経疾患の一種で、脳と脊髄の神経細胞が萎縮し、最終的には瘢痕化または硬化してしまいます。この病気の人々は、徐々に動く能力、話す能力、食べる能力、そして最終的には呼吸する能力を失っていくことも学びました。私の病気は急速に進行しているようでした。理解できることですが、私はうつ状態になり、博士号の研究を続ける意味が見出せませんでした。なぜなら、私はそれを終えるまで生きているかどうか分からなかったからです。しかし、進行が遅くなり、私は仕事に対する新たな熱意を持つようになりました。期待がゼロにまで減少したことで、毎日がボーナスのように感じられ、持っているものすべてに感謝するようになりました。生きている限り、希望はあります。そしてもちろん、私はパーティーで出会った若い女性、ジェーンの存在もありました。彼女は私の病気に立ち向かうために一緒に戦おうと非常に決意していました。彼女の自信は私に希望を与えてくれました。婚約したことで気分が高まり、結婚するなら仕事を見つけて博士号を終わらせなければならないと気づきました。そしていつものように、大きな問いが私を駆り立てていました。私は一生懸命働き始め、それを楽しむようになりました。学業の傍ら自分を支えるために、ゴンビル・アンド・カイウス・カレッジで研究フェローシップに応募しました。驚くべきことに、私は選ばれ、それ以来カイウスのフェローとして活動しています。このフェローシップは私の人生の転機となりました。これにより、障害が進行しても研究を続けることができました。また、ジェーンと結婚することも可能になり、1965年の7月に私たちは結婚しました。最初の子供、ロバートは結婚から約2年後に生まれました。2人目の子供、ルーシーは約3年後に生まれました。3人目の子供、ティモシーは1979年に生まれることになります。父親として、私は常に質問することの重要性を教えようとしました。息子のティムは、インタビューで少し馬鹿げた質問をした話をしてくれました。彼は、周りにたくさんの小さな宇宙があるのか知りたかったのです。私は彼に、どんなにばかげているように思えても、アイデアや仮説を思いつくことを恐れないようにと伝えました（彼の言葉です）。1960年代初頭の宇宙論における大きな問いは、宇宙には始まりがあったのかというものでした。多くの科学者たちは、創造の瞬間が科学が崩壊する場所になると感じていたため、本能的にその考えに反対していました。 宇宙がどのように始まるのかを決定するためには、宗教や神の手に訴えなければならないだろう。これは明らかに根本的な問いであり、私の博士論文を完成させるために必要なものであった。ロジャー・ペンローズは、死にゆく星が特定の半径に収縮すると、必然的に特異点、つまり空間と時間が終わる点が存在することを示した。確かに、私たちはすでに、巨大な冷たい星が自身の重力によって崩壊し、無限の密度の特異点に達することを妨げるものは何もないことを知っていると思った。私は、同様の議論が宇宙の膨張にも適用できることに気づいた。この場合、私は空間と時間が始まる特異点が存在することを証明できるだろう。1970年、私の娘ルーシーが生まれた数日後、ある「ユリカ！」の瞬間が訪れた。ある晩、ベッドに入る際、私の障害のためにそのプロセスが遅くなる中で、私は特異点定理のために開発した因果構造理論をブラックホールに適用できることに気づいた。一般相対性理論が正しければ、エネルギー密度が正である場合、事象の地平線、つまりブラックホールの境界の表面積は、追加の物質や放射が落ち込むと常に増加する特性を持っている。さらに、二つのブラックホールが衝突して一つのブラックホールに合体すると、結果としてできたブラックホールの周りの事象の地平線の面積は、元のブラックホールの周りの事象の地平線の面積の合計よりも大きくなる。この時代は黄金時代であり、私たちはブラックホール理論の主要な問題のほとんどを、ブラックホールに関する観測的証拠が存在する前に解決した。実際、私はジョージ・エリスとの共著で『時空の大規模構造』を出版した1973年には、古典的な一般相対性理論で非常に成功を収めたため、少し行き詰まっていた。ペンローズとの共同研究は、一般相対性理論が特異点で崩壊することを示していたので、次の明白なステップは、非常に大きなものの理論である一般相対性理論と、非常に小さなものの理論である量子理論を結びつけることだった。特に、初期宇宙で形成された小さな原始ブラックホールを核とする原子が存在することはできるのだろうか？私の調査は、重力と熱力学、すなわち熱の科学との間に深く、以前は疑われていなかった関係を明らかにし、縮小するブラックホールから残された放射が、ブラックホールを形成した情報をすべて運ぶことができるのかという、30年間も議論されてきたパラドックスを解決した。私は、情報は失われることはないが、役に立つ形では返されないことを発見した。まるで百科事典を燃やして煙と灰を残すようなものだ。この問いに答えるために、私は量子場や粒子がブラックホールにどのように散乱するかを研究した。私は、入射波の一部が吸収され、残りが散乱されることを期待していた。しかし、私の驚きは、ブラックホール自体からの放出があるように見えたことだった。 最初、私はこれが計算の間違いだと思いました。しかし、これが本物であると私を納得させたのは、その放出がまさにブラックホールのエントロピーを特定するために必要なものであったからです。このエントロピーは、システムの無秩序さを測る指標であり、次のシンプルな式で表されます。 \[ S = \frac{A}{4Gh} \] この式は、エントロピーをホライズンの面積と、自然の三つの基本定数である光の速度 \( c \)、ニュートンの重力定数 \( G \)、プランク定数 \( h \) に基づいて表現しています。ブラックホールからのこの熱放射は現在「ホーキング放射」と呼ばれ、私がそれを発見したことを誇りに思っています。1974年、私はロイヤル・ソサエティのフェローに選ばれました。この選出は、私が若くてただの研究助手だったため、私の所属部門のメンバーには驚きでした。しかし、3年後には教授に昇進しました。ブラックホールに関する私の研究は、私たちが「すべての理論」を発見する希望を与えてくれ、その答えを求める探求が私を駆り立てました。同じ年、友人のキップ・ソーンが私と私の若い家族、そして一般相対性理論に取り組む他の数人をカリフォルニア工科大学（カリテック）に招待してくれました。 それ以前の4年間、私は手動の車椅子と、遅い自転車の速度で走る青い電動三輪車を使っていました。その三輪車には時々不正に乗客を乗せていました。カリフォルニアに行った際、私たちはキャンパス近くのカリテック所有のコロニアルスタイルの家に滞在し、そこで初めて電動車椅子をフルタイムで使用することができました。これにより、かなりの独立性を得ることができました。特にアメリカでは、建物や歩道がイギリスよりも障害者にとってはるかにアクセスしやすいからです。1975年にカリテックから帰国した際、私は最初は少し落ち込んでいました。イギリスではすべてがとても狭く制限されているように感じ、アメリカの「できる」という姿勢とは対照的でした。当時、風景はダッチエルム病で枯れた木々で散乱しており、国はストライキに悩まされていました。しかし、私の気分は、仕事での成功を見て高揚し、1979年にはルカシアン数学教授職に選ばれたことで持ち直しました。このポストはかつてアイザック・ニュートンやポール・ディラックが務めていたものです。 1970年代の間、私は主にブラックホールに関する研究をしていましたが、初期宇宙が急速なインフレーション的膨張を経て、そのサイズがますます増加する速度で成長したという提案によって、宇宙論への関心が再燃しました。これは、イギリスのブレグジット投票以降の物価の上昇の仕方に似ています。また、ジム・ハートルと共に「境界なし」と呼ばれる宇宙の誕生に関する理論を構築するために時間を費やしました。1980年代初頭には、私の健康状態はさらに悪化し、喉頭が弱って食べ物が肺に入ってしまうため、長時間の窒息発作に苦しむことになりました。1985年、スイスのCERN（欧州原子核研究機構）への旅行中に肺炎にかかりました。これは人生を変える瞬間でした。 私はルツェルン州立病院に緊急搬送され、人工呼吸器を装着されました。医師たちはジェーンに、私の状態が進行しており、もはや何もできない段階に達しているため、人工呼吸器を外して私の命を終わらせるよう提案しました。しかし、ジェーンはそれを拒否し、私をエアアンビュランスでケンブリッジのアデンブルック病院に戻してくれました。想像できるように、これは非常に困難な時期でしたが、幸いにもアデンブルックの医師たちは、私をスイス訪問前の状態に戻すために懸命に努力してくれました。しかし、私の喉頭がまだ食べ物や唾液を肺に入れてしまう状態だったため、気管切開手術を行わなければなりませんでした。ご存知の方も多いと思いますが、気管切開を行うと話す能力を失います。声は非常に重要です。私のように言葉が不明瞭だと、人々はあなたを知的に劣っていると考え、それに応じた扱いをします。気管切開前、私の言葉は非常に不明瞭で、私をよく知っている人しか理解できませんでした。私の子供たちは、その数少ない理解者の一人でした。気管切開後しばらくの間、私がコミュニケーションを取る唯一の方法は、スペリングカードの正しい文字を指さされたときに、眉を上げて文字を一文字ずつ綴ることでした。幸運なことに、カリフォルニアのコンピュータ専門家であるウォルト・ウォルトスが私の困難を聞きつけ、彼が作成した「イコライザー」というコンピュータプログラムを送ってくれました。これにより、私は車椅子のコンピュータ画面上のメニューから、手のスイッチを押すことで単語を選択できるようになりました。それ以来、システムは進化を遂げ、現在はインテルが開発した「アカット」というプログラムを使用しており、頬の動きで眼鏡に取り付けた小さなセンサーを操作しています。これにより、携帯電話を使ってインターネットにアクセスすることができます。私は世界で最もつながりのある人間だと自負しています。元々の音声合成器も保持していますが、それはより良いフレーズのものを聞いたことがないからでもあり、今ではこの声にアイデンティティを感じているからでもあります（アメリカのアクセントにもかかわらず）。1982年、境界のない仕事をしていた頃に、宇宙についての一般向けの本を書くアイデアを思いつきました。私は、子供たちの学校の費用を支援し、ケアの高騰するコストを賄うために、少しでも収入を得られればと思っていましたが、主な理由は、私たちが宇宙についての理解をどれほど深めてきたかを説明したかったからです。私たちが宇宙とそのすべてを説明する完全な理論を見つける手がかりに近づいているかもしれないということです。科学者として、質問をし、答えを見つけることが重要であるだけでなく、私たちが学んでいることを世界に伝える義務があると感じていました。適切なことに、「時間の簡潔な歴史」は1988年のエイプリルフールの日に初めて出版されました。実際、この本は元々「ビッグバンからブラックホールまで：時間の短い歴史」というタイトルで出版される予定でしたが、タイトルは短縮され、「簡潔な」に変更され、残りは歴史となりました。私は「時間の簡潔な歴史」がこれほど成功するとは思っていませんでした。 間違いなく、私が障害を抱えながら理論物理学者でありベストセラー作家として成功を収めてきた人間ドラマは、多くの人に影響を与えてきました。すべての人がその話を最後まで読んだわけではないかもしれませんし、読んだ内容をすべて理解したわけでもないでしょうが、少なくとも彼らは私たちの存在に関する大きな問いの一つに向き合い、科学を通じて発見し理解できる合理的な法則に支配された宇宙に生きているという考えを得たのです。私の同僚たちにとって私はただの物理学者ですが、一般の人々にとって私はおそらく世界で最も知られた科学者となりました。これは部分的には、アインシュタインを除くと科学者が広く知られるロックスターではないからであり、また部分的には私が障害を持つ天才というステレオタイプに当てはまるからです。ウィッグやサングラスで自分を隠すことはできません — 車椅子が私を明らかにします。広く知られ、容易に認識されることには利点と欠点がありますが、欠点は利点に比べてはるかに少ないのです。人々は私に会えることを本当に喜んでいるようです。2012年にロンドンでパラリンピックの開会式を行ったときには、私の最大の観客を得ました。この地球上で私は特別な人生を歩んできましたが、同時に心と物理法則を使って宇宙を旅してきました。私は銀河の果てまで行き、ブラックホールに入り、時間の始まりに戻ったこともあります。地球では、高揚と落ち込み、混乱と平和、成功と苦しみを経験しました。富を持ったこともあれば、貧しかったこともあります。健常者であったこともあれば、障害を持っていたこともあります。賞賛されることもあれば、批判されることもありましたが、決して無視されたことはありません。私は自分の仕事を通じて、宇宙の理解に貢献できるという大きな特権を持っていました。しかし、愛する人々と私を愛してくれる人々がいなければ、宇宙は本当に空虚なものになってしまいます。彼らなしでは、すべての驚きは私にとって失われてしまうでしょう。そして、私たち人間が、自然の基本的な粒子の集まりに過ぎないにもかかわらず、私たちと宇宙を支配する法則を理解できたという事実は、大きな勝利です。私はこれらの大きな問いについての興奮や、この探求への熱意を共有したいと思っています。いつの日か、私たちがこれらの問いのすべてに対する答えを知ることができることを願っています。しかし、地球上には他にも解決すべき課題や大きな問いがあり、これらにも科学に関心を持ち、関与し、理解を深める新しい世代が必要です。私たちはどのようにして増え続ける人口に食料を供給し、清潔な水を提供し、再生可能エネルギーを生み出し、病気を予防し治療し、地球温暖化を遅らせるのでしょうか？私は科学と技術がこれらの問いに対する答えを提供してくれることを期待していますが、それを実現するには知識と理解を持った人々が必要です。すべての女性と男性が健康で安全な生活を送り、機会と愛に満ちた人生を送ることができるように戦いましょう。私たちは皆、未来へと旅する時間旅行者です。しかし、その未来を私たちが訪れたいと思える場所にするために、一緒に働きましょう。 勇気を持ち、好奇心を抱き、決意を持って、困難を乗り越えましょう。実現可能です。子供の頃、あなたの夢は何でしたか？それは叶いましたか？私は偉大な科学者になりたいと思っていました。しかし、学校ではあまり良い生徒ではなく、クラスの中で半分以上の成績を取ることはほとんどありませんでした。私の仕事は雑で、字もあまり上手ではありませんでした。でも、学校には良い友達がいて、私たちはあらゆること、特に宇宙の起源について話し合いました。ここから私の夢が始まり、実現したことをとても幸運に思っています。 神は存在するのか？科学は、かつて宗教の領域だった問いにますます答えを出しています。宗教は、私たちが皆尋ねる質問に答えようとした初期の試みでした：なぜ私たちはここにいるのか、私たちはどこから来たのか？昔は、その答えはほぼ常に同じでした：神々がすべてを創造した。世界は恐ろしい場所だったので、バイキングのような強い人々でさえ、雷や嵐、日食などの自然現象を理解するために超自然的な存在を信じていました。現在、科学はより良く、一貫した答えを提供していますが、人々は常に宗教にしがみつきます。なぜなら、それが安心感を与え、彼らは科学を信じたり理解したりしないからです。数年前、タイムズ紙の一面には「ホーキング：神は宇宙を創造しなかった」という見出しが載りました。記事にはイラストがあり、神はミケランジェロの絵で雷を伴って描かれていました。私の写真も掲載され、得意げな表情をしていました。まるで私たちの間の決闘のように見えました。しかし、私は神に対して恨みを持っているわけではありません。私の仕事が神の存在を証明したり否定したりすることに関するものであるという印象を与えたくはありません。私の仕事は、私たちの周りの宇宙を理解するための合理的な枠組みを見つけることです。何世紀もの間、私のような障害者は神によって課せられた呪いの下に生きていると信じられていました。まあ、上の誰かを怒らせた可能性はあるかもしれませんが、私はすべてが自然の法則によって別の方法で説明できると考えたいです。私のように科学を信じるなら、常に守られる特定の法則があると信じることになります。もしよければ、その法則は神の仕事だと言うこともできますが、それは神の存在の証明というよりも、神の定義に近いです。紀元前300年頃、アリスタルコスという哲学者が日食、特に月食に魅了されました。彼はそれが本当に神々によって引き起こされているのか疑問を持つ勇気がありました。アリスタルコスは真の科学の先駆者でした。彼は天体を注意深く観察し、大胆な結論に達しました：日食は実際には地球の影が月を通過するものであり、神聖な出来事ではないと気づいたのです。この発見によって解放された彼は、頭上で何が本当に起こっているのかを理解し、太陽、地球、月の真の関係を示す図を描くことができました。そこから彼はさらに驚くべき結論に達しました。彼は、地球が宇宙の中心ではなく、太陽の周りを回っていることを推測しました。実際、この配置を理解することで、すべての日食を説明することができます。 月が地球に影を落とすとき、それは日食です。そして、地球が月を陰にする時、それは月食です。しかし、アリスタルコスはさらに一歩進んで、星々は天の床の隙間ではなく、私たちの太陽のような他の太陽であり、ただ非常に遠くにあるのだと提案しました。この驚くべき認識は、どれほど衝撃的だったことでしょう。宇宙は原則や法則によって支配される機械であり、人間の心によって理解できる法則です。私は、これらの法則の発見が人類の最大の業績であると信じています。なぜなら、私たちが今「自然の法則」と呼ぶこれらの法則が、宇宙を説明するために神が必要かどうかを教えてくれるからです。自然の法則は、過去、現在、未来において物事が実際にどのように機能するかを説明しています。テニスでは、ボールは常に彼らが言う通りの場所に正確に飛びます。そして、ここにも多くの他の法則が働いています。これらの法則は、選手の筋肉でショットのエネルギーがどのように生み出されるかから、彼らの足元の草がどのくらいの速さで成長するかまで、すべてを支配しています。しかし、本当に重要なのは、これらの物理法則が不変であるだけでなく、普遍的であるということです。これらの法則は、ボールの飛行だけでなく、惑星の運動や宇宙のすべてに適用されます。人間が作った法則とは異なり、自然の法則は破られることがありません — だからこそ、それらは非常に強力であり、宗教的な観点から見ると物議を醸すこともあります。私がそうであるように、自然の法則が固定されていると受け入れるなら、神の役割は何かを問うのに時間はかかりません。これは科学と宗教の間の矛盾の大きな部分であり、私の見解が注目を集めたとしても、実際には古くからの対立です。神を自然の法則の具現化として定義することもできます。しかし、これはほとんどの人が神として考えるものではありません。彼らが思い描くのは、個人的な関係を持つことができる人間のような存在です。宇宙の広大さや、その中で人間の生命がいかに取るに足らない偶然の産物であるかを考えると、それは非常に信じがたいことのように思えます。私は、アインシュタインのように、自然の法則を指して「神」という言葉を使います。つまり、神の心を知ることは自然の法則を知ることです。私の予測では、今世紀の終わりまでには神の心を知ることができるでしょう。宗教が今なお主張できる唯一の領域は宇宙の起源ですが、ここでも科学は進展を遂げており、宇宙がどのように始まったのかについての明確な答えを間もなく提供するでしょう。私は「神が宇宙を創造したのか」という問いを投げかけた本を出版し、それが少しの騒動を引き起こしました。科学者が宗教に関して何かを言うべきではないと人々は怒りました。私は誰かに信じるべきことを教えたいわけではありませんが、私にとって神が存在するかどうかを問うことは科学にとって有効な質問です。結局のところ、宇宙を創造し、支配しているのは何か、あるいは誰かということほど重要で根本的な謎は考えにくいのです。 私は、宇宙は何もないところから自発的に創造されたと考えています。それは科学の法則に基づいています。科学の基本的な前提は、科学的決定論です。科学の法則は、ある時点での宇宙の状態に基づいて、その進化を決定します。これらの法則は神によって定められたのかもしれませんし、そうでないかもしれませんが、神はその法則を破るために介入することはできません。そうでなければ、それは法則とは呼べません。これにより、神は宇宙の初期状態を選ぶ自由を持つことになりますが、ここでも法則が存在する可能性があるようです。つまり、神には全く自由がないということです。 宇宙の複雑さや多様性にもかかわらず、宇宙を作るためにはたった三つの要素が必要だということがわかりました。それを宇宙の料理本のようにリストアップできたらいいですね。では、宇宙を作るために必要な三つの要素とは何でしょうか。まず一つ目は物質です。質量を持つもの、つまり物質は私たちの周りに存在し、足元の地面や宇宙の中にあります。塵、岩、氷、液体。膨大なガスの雲、何十億もの太陽を含む巨大な星の渦が、信じられないほどの距離にわたって広がっています。 二つ目に必要なのはエネルギーです。考えたことがなくても、私たちは皆エネルギーが何であるかを知っています。毎日出会うものです。太陽を見上げると、そのエネルギーを顔に感じることができます。93万マイル離れた星が生み出したエネルギーです。エネルギーは宇宙に浸透し、宇宙を動的で絶えず変化する場所に保つプロセスを駆動しています。これで物質とエネルギーが揃いました。 宇宙を構築するために必要な三つ目の要素は空間です。たくさんの空間です。宇宙を素晴らしい、美しい、暴力的だと呼ぶことはできますが、狭いとは決して呼べません。私たちが見る場所には、空間、さらに空間、そしてまた空間が広がっています。すべての方向に伸びています。それは頭がクラクラするほどです。では、これらの物質、エネルギー、空間はどこから来たのでしょうか？20世紀までは全く分かりませんでした。その答えは、一人の男の洞察から得られました。彼はおそらく、これまでに生きた中で最も素晴らしい科学者です。彼の名前はアルバート・アインシュタインです。残念ながら、彼が亡くなったとき、私はまだ13歳だったので、彼に会うことはできませんでした。 アインシュタインは、宇宙を作るために必要な二つの主要な要素、すなわち質量とエネルギーが基本的には同じものであることに気づきました。言ってみれば、同じコインの裏表のようなものです。彼の有名な方程式E = mc²は、質量は一種のエネルギーとして考えることができ、逆もまた然りであることを意味します。したがって、三つの要素ではなく、今では宇宙には二つの要素、すなわちエネルギーと空間があると言えます。では、これらのエネルギーと空間はどこから来たのでしょうか？その答えは、科学者たちの数十年にわたる研究の後に見つかりました。空間とエネルギーは、現在ビッグバンと呼ばれる出来事の中で自発的に創造されたのです。ビッグバンの瞬間に、全宇宙が存在し、同時に空間も生まれました。それはまるで風船が膨らむように、すべてが膨張しました。 では、これらのエネルギーと空間はどこから来たのでしょうか？エネルギーに満ちた全宇宙、そしてその中のすべてが、どのようにして何もないところから現れるのでしょうか？ ある人々にとって、ここで神が再び登場します。エネルギーと空間を創造したのは神でした。ビッグバンは創造の瞬間でした。しかし、科学は異なる物語を語ります。トラブルに巻き込まれるリスクを承知で言えば、私たちはバイキングたちを恐れさせた自然現象をもっと理解できると思います。私たちは、アインシュタインが発見したエネルギーと物質の美しい対称性を超えて、自然の法則を使って宇宙の起源に迫り、神の存在がそれを説明する唯一の方法であるかどうかを探ることができます。第二次世界大戦後、イギリスで育った私の頃は、厳しい時代でした。「タダで何かを得ることはできない」と教えられました。しかし今、長い人生を経て、実際には全宇宙をタダで手に入れることができると思っています。ビッグバンの中心にある大いなる謎は、全くの無から、広大で驚異的な宇宙がどのようにして現れるのかを説明することです。その秘密は、私たちの宇宙に関する最も奇妙な事実の一つにあります。物理学の法則は「負のエネルギー」と呼ばれる何かの存在を要求します。この奇妙で重要な概念を理解するために、簡単なアナロジーを使って説明しましょう。ある男が平らな土地に丘を作りたいと考えています。この丘が宇宙を表します。丘を作るために、彼は地面に穴を掘り、その土を使って丘を作ります。しかし、彼は丘を作るだけでなく、実際には穴も作っているのです。穴にあったものが丘になったので、全てが完璧にバランスを取っています。これは宇宙の始まりに起こったことの原理です。ビッグバンが膨大な量の正のエネルギーを生み出したとき、それと同時に同じ量の負のエネルギーも生み出しました。このように、正と負は常にゼロに足し合わされます。これは自然のもう一つの法則です。では、この負のエネルギーは今どこにあるのでしょうか？それは私たちの宇宙のレシピの第三の成分、つまり空間にあります。これは奇妙に聞こえるかもしれませんが、重力と運動に関する自然の法則によれば、空間自体が広大な負のエネルギーの貯蔵庫なのです。すべてがゼロに足し合わされることを保証するのに十分な量です。数学が得意でない限り、これは理解しにくいことを認めますが、真実です。数十億の銀河が互いに重力で引き合い、無限の網のように広がっている様子は、巨大なストレージデバイスのように機能します。宇宙は負のエネルギーを蓄える巨大なバッテリーのようです。私たちが今日見る質量とエネルギー、つまり物事の正の側面は丘のようなものです。それに対する穴、つまり物事の負の側面は空間全体に広がっています。では、これが神の存在を探る私たちの探求において何を意味するのでしょうか？それは、もし宇宙が何もないとしたら、神を必要とせずに宇宙を創造できるということです。宇宙は究極の「タダ飯」なのです。 私たちは、正と負が合計してゼロになることを知っています。今私たちがすべきことは、この全てのプロセスを最初に引き起こしたもの、あるいは敢えて言うなら誰かを解明することです。一体何が宇宙の自発的な出現を引き起こすのでしょうか？最初は、これは困惑させる問題のように思えます。日常生活では、物事が突然現れることはありませんから。指を鳴らしてコーヒーが飲みたいときにカップを呼び出すことはできません。コーヒー豆や水、そしておそらくミルクや砂糖といった他の材料から作らなければなりません。しかし、このコーヒーカップの中に潜り込み、ミルクの粒子を通り抜け、原子レベル、さらには亜原子レベルにまで降りていくと、何もないところから何かを生み出すことが可能な世界に入ります。少なくとも、短い間は。なぜなら、このスケールでは、陽子のような粒子が量子力学と呼ばれる自然の法則に従って振る舞うからです。そして、実際にランダムに現れ、一時的に存在し、その後再び消え、別の場所に再出現することができるのです。私たちは宇宙自体がかつて非常に小さく、もしかしたら陽子よりも小さかったことを知っています。これは非常に驚くべきことを意味します。つまり、宇宙自体は、その驚異的な広がりと複雑さの中で、既知の自然の法則を侵すことなく、単に存在するようになった可能性があるのです。その瞬間から、空間自体が拡大するにつれて膨大なエネルギーが放出され、帳尻を合わせるために必要な全ての負のエネルギーを蓄える場所ができました。しかし、もちろん重要な疑問が再び提起されます：神はビッグバンが起こることを可能にする量子の法則を創造したのでしょうか？要するに、ビッグバンが起こるためには神が必要なのでしょうか？私は信仰を持つ誰かを傷つけるつもりはありませんが、科学には神の創造主よりも説得力のある説明があると思います。私たちの日常的な経験は、起こるすべてのことは時間の中で以前に起こった何かによって引き起こされるに違いないと考えさせますので、何か—おそらく神—が宇宙の存在を引き起こしたに違いないと考えるのは自然なことです。しかし、宇宙全体について話しているとき、それは必ずしもそうではありません。説明しましょう。山の斜面を流れる川を想像してみてください。その川は何によって引き起こされたのでしょうか？おそらく、山で降った雨でしょう。しかし、その雨は何によって引き起こされたのでしょうか？良い答えは、海に降り注いだ太陽の光であり、海から水蒸気を空に持ち上げて雲を作ったということです。では、太陽が輝く原因は何でしょうか？内部を見てみると、融合と呼ばれるプロセスがあり、水素原子が結合してヘリウムを形成し、その過程で膨大なエネルギーを放出しています。ここまでは良いですね。では、水素はどこから来るのでしょうか？答えはビッグバンです。しかし、ここが重要な部分です。自然の法則自体は、宇宙が助けを借りることなく、陽子のように存在することができ、エネルギーに関して何も必要としなかっただけでなく、ビッグバンを引き起こすものが何もなかった可能性があることを示しています。何も。 その説明はアインシュタインの理論に遡ります。彼は宇宙における空間と時間が根本的に絡み合っていることを洞察しました。ビッグバンの瞬間に、時間にとって非常に素晴らしい出来事が起こりました。時間そのものが始まったのです。この驚くべき考えを理解するために、宇宙に浮かぶブラックホールを考えてみてください。典型的なブラックホールは、自らの重力で崩壊した非常に大きな星です。その重さは光さえも逃げられないほどで、だからこそほぼ完全に黒いのです。その重力は非常に強力で、光だけでなく時間さえも歪めてしまいます。これを理解するために、時計がブラックホールに吸い込まれていく様子を想像してみてください。時計がブラックホールに近づくにつれて、どんどん遅くなっていきます。時間そのものが遅くなり始めるのです。さて、時計がブラックホールに入ると想像してみてください—もちろん、極端な重力に耐えられると仮定した場合ですが—実際には時計は止まります。それは壊れたからではなく、ブラックホールの内部では時間そのものが存在しないからです。そして、これが宇宙の始まりに起こったことなのです。 過去100年で、私たちは宇宙についての理解を劇的に進展させてきました。私たちは、宇宙の起源やブラックホールのような極端な条件を除いて、何が起こるかを支配する法則を知っています。宇宙の始まりにおける時間の役割は、私が信じるに、壮大な設計者の必要性を取り除き、宇宙がどのように自らを創造したのかを明らかにするための最終的な鍵です。ビッグバンの瞬間に向かって時間を遡ると、宇宙はどんどん小さくなり、最終的には全宇宙が非常に小さな、事実上は無限に密度の高いブラックホールの一点に収束します。そして、現代のブラックホールと同様に、自然の法則は非常に特異なことを示しています。ここでも時間は止まらなければなりません。ビッグバン以前の時間には到達できません。なぜなら、ビッグバン以前には時間が存在しなかったからです。私たちはついに原因を持たない何かを見つけました。なぜなら、原因が存在するための時間がなかったからです。私にとって、これは創造主の存在の可能性がないことを意味します。なぜなら、創造主が存在するための時間がなかったからです。 人々は、なぜ私たちがここにいるのかといった大きな質問に対する答えを求めます。彼らはその答えが簡単であるとは期待していないので、少し苦労することを覚悟しています。人々が私に神が宇宙を創造したのかと尋ねると、私はその質問自体が意味をなさないと答えます。ビッグバン以前には時間が存在しなかったので、神が宇宙を創造するための時間はありません。地球の端への道を尋ねるようなものです—地球は端のない球体なので、それを探すことは無駄な行為です。私は信仰を持っていますか？私たちはそれぞれ自分が信じたいことを信じる自由がありますが、私の見解では、最もシンプルな説明は神が存在しないということです。宇宙を創造した者はいなく、私たちの運命を導く者もいません。 これにより、私は深い気づきを得ました。おそらく、天国や来世は存在しないのです。私は、来世への信仰は単なる願望に過ぎないと思います。それに対する信頼できる証拠はなく、科学が知っているすべてに反しています。私たちが死ぬと、塵に帰るのだと思います。しかし、私たちは影響を与えたり、子供たちに遺伝子を受け継いだりすることで、ある意味で生き続けています。私たちは、この一度きりの人生を通じて宇宙の壮大な設計を味わうことができ、そのことに非常に感謝しています。神の存在は、宇宙の始まりと終わりに対するあなたの理解にどのように関わっているのでしょうか？もし神が存在し、あなたが彼に会う機会があったら、何を尋ねますか？問いはこうです。「宇宙の始まりは、私たちには理解できない理由で神によって選ばれたのか、それとも科学の法則によって決定されたのか？」私は後者だと信じています。もしよければ、科学の法則を「神」と呼んでも構いませんが、それはあなたが出会って質問をするような個人的な神ではありません。しかし、もしそのような神がいるのなら、彼が11次元のM理論のような複雑なものをどう考えたのか尋ねてみたいです。 すべてはどのように始まったのでしょうか？ハムレットは「私は殻の中に閉じ込められ、無限の空間の王と自認することができる」と言いました。彼が言いたかったのは、私たち人間は特に私自身の場合、物理的には非常に限られているけれど、私たちの心は宇宙全体を探求する自由があり、スタートレックでさえ恐れる場所に大胆に踏み込むことができるということだと思います。宇宙は実際に無限なのか、それとも非常に大きいだけなのか？始まりはあったのか？永遠に続くのか、それとも長い時間だけなのか？私たちの有限な心が無限の宇宙を理解することはできるのでしょうか？試みること自体が傲慢ではないでしょうか？プロメテウスの運命を招くリスクを冒すことになりますが、私は私たちが宇宙を理解しようとすることができ、またすべきだと信じています。プロメテウスの罰は、永遠に岩に鎖でつながれることでしたが、幸いにも彼は最終的にヘラクレスによって解放されました。私たちはすでに宇宙を理解する上で驚くべき進展を遂げていますが、まだ完全な絵は描けていません。私たちがその全貌に近づいているのではないかと考えています。 中央アフリカのボションゴ族によれば、最初はただの暗闇と水、そして偉大な神ブンバだけが存在していました。ある日、ブンバは腹痛に苦しみながら太陽を吐き出しました。太陽は水の一部を乾かし、土地を残しました。まだ痛みを抱えたまま、ブンバは月や星、そしていくつかの動物—ヒョウ、ワニ、カメ、そして最後に人間を吐き出しました。これらの創造神話は、私たちが皆尋ねる質問に答えようとしています。なぜ私たちはここにいるのか？私たちはどこから来たのか？一般的に与えられる答えは、人間は比較的最近の起源を持っているというものでした。なぜなら、人類が知識や技術を向上させていることは明らかだったからです。だから、そんなに長い間存在していたはずはなく、もっと進歩していたはずです。例えば、アッシャー主教によれば、創世記は時間の始まりを紀元前4004年10月22日午後6時に設定しています。 一方で、山や川といった物理的な環境は、人間の一生の中ではほとんど変わりません。そのため、これらは常に存在する背景として考えられ、永遠に空っぽの風景として存在していたか、人間と同時に創造されたとされていました。しかし、宇宙に始まりがあるという考えに満足していない人もいました。例えば、ギリシャの哲学者アリストテレスは、宇宙は永遠に存在していると信じていました。永遠のものは、創造されたものよりも完璧であると彼は考えました。彼は、進歩が見られる理由は、洪水やその他の自然災害が文明を何度も初めに戻してしまったからだと提案しました。永遠の宇宙を信じる動機は、宇宙を創造し始動させるために神の介入を求めることを避けたいという欲求にありました。逆に、宇宙に始まりがあると信じる人々は、それを宇宙の第一原因、すなわち原動力としての神の存在を示す論拠として用いました。宇宙に始まりがあると信じるなら、当然の疑問は「始まりの前には何があったのか？神は世界を創る前に何をしていたのか？そんな質問をする人々のために地獄を準備していたのか？」というものでした。宇宙に始まりがあるかどうかという問題は、ドイツの哲学者イマヌエル・カントにとって大きな関心事でした。彼は、どちらの立場にも論理的矛盾、すなわち逆説があると感じました。もし宇宙に始まりがあるなら、なぜそれは始まる前に無限の時間を待ったのか？彼はこれを「テーゼ」と呼びました。一方で、もし宇宙が永遠に存在しているなら、なぜ現在の段階に達するのに無限の時間がかかったのか？彼はこれを「アンチテーゼ」と呼びました。テーゼとアンチテーゼの両方は、時間が絶対的であるというカントの前提に依存していました。つまり、時間は存在するかどうかに関係なく、無限の過去から無限の未来へと進んでいると考えられていました。これは、今日の多くの科学者の心の中にも残っているイメージです。しかし、1915年にアインシュタインは彼の革命的な一般相対性理論を発表しました。この理論では、空間と時間はもはや絶対的なものではなく、出来事の固定された背景ではなくなりました。代わりに、宇宙の物質とエネルギーによって形作られる動的な量として定義されました。これらは宇宙の中でのみ定義されるため、宇宙が始まる前の時間について話すことは意味を成しません。それは南極の南にある点を求めるようなもので、定義されていません。アインシュタインの理論は時間と空間を統一しましたが、空間そのものについてはあまり多くを教えてくれません。空間について明らかに思えることは、それが延々と続いているということです。宇宙がレンガの壁で終わるとは期待しませんが、論理的にはそれが不可能である理由はありません。しかし、ハッブル宇宙望遠鏡のような現代の機器は、私たちが宇宙の深部を探ることを可能にしています。私たちが見るのは、さまざまな形やサイズの数十億の銀河です。巨大な楕円銀河や、私たちの銀河のような渦巻銀河があります。 各銀河には数十億、数百億の星が含まれており、その多くには周囲に惑星が存在します。私たちの銀河は特定の方向での視界を遮りますが、それを除けば銀河は宇宙全体におおむね均等に分布しており、いくつかの局所的な集中や空虚な領域があります。銀河の密度は非常に遠くなるにつれて減少するようですが、それは単に遠すぎて淡いために私たちがそれらを認識できないからのようです。私たちが知る限り、宇宙は永遠に空間の中で続いており、どれだけ遠くに行ってもほとんど同じように見えます。宇宙は空間の各位置でほぼ同じに見える一方で、時間とともに確実に変化しています。このことは、20世紀初頭まで認識されていませんでした。それまでは、宇宙は本質的に時間的に一定であると考えられていました。宇宙は無限の時間存在していたかもしれませんが、それは不条理な結論を導くように思われました。もし星々が無限の時間にわたって放射していたなら、宇宙はそれらの星の温度に達するまで加熱されていたはずです。夜でさえ、空全体は太陽のように明るくなり、視線の先には星か、星と同じ温度になるまで加熱された塵の雲があったでしょう。したがって、私たちが皆が経験した観察、つまり夜空が暗いということは非常に重要です。これは、宇宙が今日見える状態で永遠に存在していたわけではないことを示唆しています。過去に何かが起こり、星々が有限の時間前に点灯するようになったに違いありません。そのため、非常に遠い星からの光は私たちに届く時間がなかったのです。これが、夜空がすべての方向で輝いていない理由を説明します。もし星々が永遠にそこに存在していたのなら、なぜ数十億年前に突然光り始めたのでしょうか？彼らに光り始める時が来たことを知らせた時計は何だったのでしょうか？これは、宇宙が永遠に存在していたと信じていた哲学者たち、例えばイマヌエル・カントを困惑させました。しかし、多くの人々にとっては、宇宙が今のように創造されたのは数千年前であるという考えと一致していました。これはビショップ・アッシャーが結論づけたことでもあります。しかし、1920年代にマウント・ウィルソンの100インチ望遠鏡による観測で、この考えには矛盾が現れ始めました。まず、エドウィン・ハッブルは、多くの淡い光の斑点、すなわち星雲が実際には他の銀河であり、私たちの太陽のような星の大規模な集まりであることを発見しました。それらが非常に小さく淡く見えるためには、距離が非常に大きく、光が私たちに届くまでに数百万年、あるいは数十億年かかる必要がありました。これは、宇宙の始まりが数千年前ではあり得ないことを示唆しています。しかし、ハッブルが発見した第二のことはさらに驚くべきものでした。他の銀河からの光の分析によって、ハッブルはそれらが私たちに向かって動いているのか、遠ざかっているのかを測定することができました。彼の驚きに反して、ほとんどすべての銀河が遠ざかっていることがわかりました。さらに、私たちから遠くなるほど、彼らはより速く遠ざかっていることがわかりました。 言い換えれば、宇宙は膨張しています。銀河は互いに遠ざかっています。宇宙の膨張の発見は、20世紀の偉大な知的革命の一つでした。それは全くの驚きとして現れ、宇宙の起源に関する議論を根本的に変えました。もし銀河が離れているのなら、過去にはもっと近くにあったはずです。現在の膨張率から推測すると、約100億から150億年前には非常に近くに存在していたと考えられます。つまり、宇宙はその時に始まった可能性があり、すべてが同じ空間の一点にあったことになります。しかし、多くの科学者は宇宙に始まりがあることに不満を抱いていました。なぜなら、それは物理学が崩壊することを示唆しているように思えたからです。宇宙の始まりを決定するためには、便宜上「神」と呼べる外部の存在を持ち出さなければならないのです。そこで、彼らは宇宙が現在膨張しているが、始まりがないという理論を提唱しました。その一つが、1948年にハーマン・ボンディ、トーマス・ゴールド、フレッド・ホイルによって提案された定常宇宙論です。この理論では、銀河が離れていくにつれて、新しい銀河が宇宙全体で継続的に創造される物質から形成されるという考え方がありました。宇宙は永遠に存在し、すべての時点で同じように見えるとされました。この最後の特性は、観測によって検証可能な明確な予測であるという大きな利点がありました。ケンブリッジのラジオ天文学グループは、マーチン・ライルの指導の下、1960年代初頭に弱いラジオ波源の調査を行いました。これらは空全体に比較的均一に分布しており、ほとんどの源が私たちの銀河の外にあることを示していました。弱い源は平均してさらに遠くにあると考えられます。定常宇宙論は、源の数とその強度との関係を予測しました。しかし、観測結果は予測よりも多くの微弱な源を示し、過去の源の密度が高かったことを示唆しました。これは、すべてが時間に対して一定であるという定常宇宙論の基本的な仮定に反するものでした。このような理由から、定常宇宙論は放棄されました。宇宙に始まりがないことを避けるための別の試みは、以前に収縮する段階があったという提案でしたが、回転や局所的な不規則性のために物質はすべて同じ点に落ちることはありませんでした。代わりに、物質の異なる部分が互いにすれ違い、宇宙は再び膨張し、密度は常に有限のままであるというものでした。ロシアのエフゲニー・リフシッツとイサーク・ハラトニコフは、実際に正確な対称性のない一般的な収縮が常にバウンドを引き起こし、密度が有限のままであることを証明したと主張しました。この結果は、宇宙の創造に関する厄介な問題を避けることができたため、マルクス主義・レーニン主義の弁証法的唯物論にとって非常に都合が良いものでした。そのため、これはソビエトの科学者たちにとって信仰の一部となりました。 私は宇宙論の研究を始めた頃、リフシッツとカラトニコフが「宇宙には始まりがない」という結論を発表したことを知りました。この問題は非常に重要だと感じましたが、彼らの主張には納得できませんでした。私たちは、出来事が以前の出来事によって引き起こされ、それがさらに以前の出来事によって引き起こされるという考え方に慣れています。因果関係の連鎖が過去にさかのぼって存在しているのです。しかし、もしこの連鎖に始まりがあったとしたら、最初の出来事は何が引き起こしたのでしょうか？この問いに対して、多くの科学者は向き合いたがりませんでした。彼らは、ロシアの科学者や定常宇宙論者のように宇宙には始まりがないと主張したり、宇宙の起源は科学の範疇ではなく形而上学や宗教に属すると主張することで、この問題を避けようとしました。私の意見では、これは真の科学者が取るべき立場ではありません。もし宇宙の始まりにおいて科学の法則が無効になるのなら、他の時点でも無効になる可能性があるのではないでしょうか。法則は、時々しか成り立たないものであってはなりません。私は、宇宙の始まりを科学に基づいて理解しようとすべきだと考えています。それが私たちの力を超えた課題であるかもしれませんが、少なくとも挑戦するべきです。ロジャー・ペンローズと私は、アインシュタインの一般相対性理論が正しい場合、そしていくつかの合理的な条件が満たされる場合、宇宙には始まりがあったことを示す幾何学的定理を証明しました。数学的定理に反論するのは難しいため、最終的にリフシッツとカラトニコフは宇宙には始まりがあるべきだと認めざるを得ませんでした。宇宙の始まりという考えは共産主義の思想にはあまり歓迎されないかもしれませんが、物理学においてはイデオロギーが科学の進展を妨げることはありませんでした。物理学は原子爆弾に必要であり、その機能が重要だったのです。しかし、ソビエトのイデオロギーは遺伝学の真実を否定することで生物学の進展を妨げました。ロジャー・ペンローズと私が証明した定理は、宇宙には始まりがあったことを示しましたが、その始まりの性質についてはあまり情報を提供しませんでした。それは、宇宙がビッグバンで始まったことを示唆しており、その時点では宇宙全体とその中のすべてが無限の密度を持つ一点に圧縮されていたのです。この時点でアインシュタインの一般相対性理論は崩壊してしまいます。したがって、宇宙がどのように始まったかを予測するためにそれを使用することはできません。宇宙の起源は、科学の範疇を超えているように思えます。宇宙が非常に高密度な始まりを持っていたことを確認する観測的証拠は、1965年10月、私の最初の特異点の結果から数ヶ月後に、宇宙全体にわたる微弱なマイクロ波の背景が発見されたことで得られました。これらのマイクロ波は、あなたの電子レンジにあるものと同じですが、はるかに弱いものです。 彼らはピザをマイナス270.4度セルシウスまでしか加熱しないので、ピザを解凍するにはあまり役に立たず、ましてや調理することはできません。実際に、これらのマイクロ波を自分で観察することもできます。アナログテレビを覚えている方は、ほぼ確実にこれらのマイクロ波を観察したことがあるでしょう。もしテレビを空いているチャンネルに合わせたことがあれば、画面に映る雪のようなノイズの数パーセントは、このマイクロ波の背景によるものです。この背景の唯一の合理的な解釈は、初期の非常に熱くて密度の高い状態から残された放射線であるということです。宇宙が膨張するにつれて、その放射線は冷却され、今日私たちが観察するかすかな残骸となったのです。宇宙が特異点から始まったという考えは、私や他の何人かの人々にとっては受け入れがたいものでした。ビッグバンの近くでアインシュタインの一般相対性理論が破綻する理由は、それがいわゆる古典理論であるからです。つまり、それは各粒子が明確な位置と速度を持っていると、常識的に見て当然のことを暗黙のうちに仮定していました。このような古典理論では、宇宙のすべての粒子の位置と速度をある時点で知っていれば、過去や未来の任意の時点でのそれらを計算することができます。しかし、20世紀初頭に科学者たちは、非常に短い距離で何が起こるかを正確に計算できないことを発見しました。単により良い理論が必要だったわけではありません。自然には、どんなに良い理論を持っていても取り除くことのできない一定のランダム性や不確実性があるようです。それは、1927年にドイツの科学者ヴェルナー・ハイゼンベルクによって提唱された不確定性原理に要約されます。粒子の位置と速度を同時に正確に予測することはできません。位置をより正確に予測すればするほど、速度を予測する精度は低下し、その逆もまた然りです。アインシュタインは、宇宙が偶然によって支配されているという考えに強く反対しました。彼の感情は「神はサイコロを振らない」という言葉に集約されています。しかし、すべての証拠は、神がかなりの賭け好きであることを示しています。宇宙は巨大なカジノのようで、サイコロが振られたり、ルーレットのホイールが回されたりしています。カジノのオーナーは、サイコロが振られたりルーレットが回されたりするたびにお金を失うリスクを負っています。しかし、多くの賭けを行うことで、確率は平均化され、カジノのオーナーはその平均が自分に有利になるようにしています。だからこそ、カジノのオーナーは非常に裕福なのです。彼らに勝つチャンスは、サイコロの数回の振りやホイールの数回の回転に全財産を賭けることだけです。宇宙も同じです。宇宙が大きいときは、非常に多くのサイコロの振りがあり、その結果は予測できる何かに平均化されます。しかし、宇宙が非常に小さい、ビッグバンの近くでは、サイコロの振りの数は限られており、不確定性原理が非常に重要になります。 宇宙の起源を理解するためには、アインシュタインの一般相対性理論に不確定性原理を組み込む必要があります。これは、少なくとも過去30年間、理論物理学における大きな課題でした。まだ解決には至っていませんが、多くの進展がありました。さて、未来を予測しようとすると、私たちは粒子の位置と速度の組み合わせの一部しか知らないため、粒子の未来の位置や速度について正確な予測をすることはできません。特定の位置と速度の組み合わせに対して確率を割り当てることしかできません。したがって、宇宙の特定の未来には一定の確率が存在します。しかし、同じように過去を理解しようとすると、現在私たちが行える観測の性質から、宇宙の特定の歴史に対して確率を割り当てることしかできません。つまり、宇宙にはそれぞれ異なる確率を持つ多くの可能な歴史が存在するのです。例えば、イングランドが再びワールドカップで勝つ歴史もあり得ますが、その確率は低いかもしれません。この宇宙には複数の歴史があるという考えは、SFのように聞こえるかもしれませんが、今では科学的事実として受け入れられています。この考え方は、カリフォルニア工科大学で働き、近くのストリップジョイントでボンゴドラムを演奏していたリチャード・ファインマンによるものです。ファインマンは、物事の仕組みを理解するために、各可能な歴史に特定の確率を割り当て、そのアイデアを使って予測を行います。この方法は未来を予測するのに驚くほど効果的です。したがって、過去を遡って予測するのにも有効であると考えられています。現在、科学者たちはアインシュタインの一般相対性理論とファインマンの多重歴史のアイデアを統合し、宇宙で起こるすべてのことを説明する完全な統一理論を作ろうとしています。この統一理論により、ある時点での宇宙の状態がわかれば、宇宙がどのように進化するかを計算できるようになります。しかし、統一理論自体は宇宙がどのように始まったのか、またその初期状態が何であったのかを教えてはくれません。そのためには、追加の情報が必要です。私たちは境界条件と呼ばれるもの、つまり宇宙の最前線、空間と時間の境界で何が起こるかを教えてくれるものが必要です。しかし、もし宇宙の境界が空間と時間の通常の点にあった場合、私たちはそれを超えて宇宙の一部としてその領域を主張することができるでしょう。一方で、宇宙の境界が空間や時間が圧縮され、密度が無限大のギザギザのエッジにあった場合、有意義な境界条件を定義することは非常に難しいでしょう。したがって、どのような境界条件が必要なのかは明確ではありません。一つの境界条件を他のものより選ぶための論理的な根拠はないようです。しかし、カリフォルニア大学サンタバーバラ校のジム・ハートルと私は、第三の可能性があることに気づきました。もしかしたら、宇宙には空間と時間に境界がないのかもしれません。 一見すると、これは私が以前に述べた幾何学的定理と直接的に矛盾しているように思えます。これらの定理は、宇宙には始まりがあり、時間における境界が存在することを示しています。しかし、ファインマンの技法を数学的に明確に定義するために、数学者たちは「虚時間」という概念を発展させました。これは私たちが経験する実時間とは何の関係もありません。計算をうまく機能させるための数学的なトリックであり、私たちが経験する実時間を置き換えます。私たちの考えは、虚時間には境界がないと言うことでした。これにより、境界条件を考え出す必要がなくなりました。これを「無境界提案」と呼びました。もし宇宙の境界条件が虚時間において境界がないというものであれば、宇宙には単一の歴史だけではなくなります。虚時間には多くの歴史があり、それぞれが実時間における歴史を決定します。したがって、宇宙には歴史が豊富に存在します。では、私たちが生きている特定の歴史、あるいは歴史の集合は、宇宙のすべての可能な歴史の中からどのように選ばれるのでしょうか？ すぐに気づくことができる一つのポイントは、宇宙の多くの可能な歴史が銀河や星を形成する過程を経ないということです。これは私たち自身の発展にとって不可欠なものでした。知的存在が銀河や星なしで進化する可能性もありますが、それはあまり考えられません。したがって、「なぜ宇宙はこのようなものであるのか？」という質問をすることができる存在として私たちが存在するという事実は、私たちが生きる歴史に対する制約を意味します。これは、銀河や星を持つ歴史の少数派の一つであることを示唆しています。これは「人間原理」と呼ばれるものの一例です。人間原理は、宇宙は私たちが見るようにある程度以上のものでなければならないと述べています。なぜなら、もし異なっていたら、観察する者はいないからです。多くの科学者は人間原理を好まないのですが、それは手を振っているだけのように見え、予測力があまりないからです。しかし、人間原理は正確な定式化が可能であり、宇宙の起源を扱う際には本質的であるようです。 私たちの持つ完全な統一理論の最良の候補であるM理論は、宇宙のための非常に多くの可能な歴史を許容します。これらの歴史のほとんどは、知的生命の発展には適していません。空っぽであったり、持続時間が短すぎたり、曲がりすぎていたり、他の何らかの方法で間違っていたりします。それでも、リチャード・ファインマンの多重歴史のアイデアによれば、これらの無人の歴史はかなり高い確率を持つかもしれません。私たちは、知的存在を含まない歴史がいくつあるかにはあまり関心がありません。私たちが興味を持っているのは、知的生命が発展する歴史のサブセットだけです。この知的生命は人間に似たものである必要はありません。小さな緑色の人間でも構いません。実際、彼らの方がうまくやるかもしれません。人類は知的行動の記録があまり良くありません。 人間原理の力を示す一例として、空間の方向の数を考えてみましょう。私たちが三次元空間に住んでいることは、一般的な経験です。つまり、空間内の点の位置を三つの数で表すことができるということです。例えば、緯度、経度、高度です。しかし、なぜ空間は三次元なのでしょうか？なぜ二次元や四次元、あるいはSFのように他の次元数ではないのでしょうか？実際、M理論では空間は十次元（時間の次元が一つある）とされていますが、十の空間方向のうち七つは非常に小さく丸まっていると考えられており、残りの三つの方向が大きくほぼ平坦です。これはストローのようなものです。ストローの表面は二次元ですが、一つの方向が小さな円に丸まっているため、遠くから見るとストローは一次元の線のように見えます。なぜ私たちは、八つの次元が小さく丸まっていて、二つの次元だけが目に見える歴史に生きていないのでしょうか？二次元の生物は食物を消化するのが難しいでしょう。私たちのように腸が貫通していると、動物が二つに分かれてしまい、かわいそうな生き物は崩れてしまいます。したがって、二つの平面方向だけでは、知的生命のような複雑なものには不十分です。三次元には特別な何かがあります。三次元では、惑星が星の周りを安定した軌道で回ることができます。これは、重力が逆二乗の法則に従う結果であり、1665年にロバート・フックによって発見され、アイザック・ニュートンによって詳述されました。特定の距離にある二つの物体の重力の引力を考えてみてください。その距離が倍になると、二つの間の力は四分の一になります。距離が三倍になると力は九分の一になり、四倍になると十六分の一になります。このように、逆二乗の法則が安定した惑星の軌道を生み出します。 では、四次元空間について考えてみましょう。そこでの重力は逆三乗の法則に従います。二つの物体の距離が倍になると、重力は八分の一になり、三倍になると二十七分の一、四倍になると六十四分の一になります。この逆三乗の法則への変化は、惑星が太陽の周りを安定した軌道で回ることを妨げます。惑星は太陽に落ち込むか、外の暗闇と寒さに逃げてしまうでしょう。同様に、原子内の電子の軌道も安定しないため、私たちが知っている物質は存在し得ません。したがって、複数の歴史のアイデアはほぼ平坦な方向を持つことを許しますが、知的存在を含む歴史は三つの平坦な方向を持つものだけです。そのような歴史の中でのみ、「なぜ空間は三次元なのか？」という問いがなされるのです。 私たちが観測する宇宙の一つの驚くべき特徴は、アーノ・ペンジアスとロバート・ウィルソンによって発見されたマイクロ波背景放射に関するものです。これは、宇宙が非常に若かった頃の化石記録のようなものです。この背景は、どの方向を見てもほぼ同じです。 異なる方向間の違いは約10万分の1程度です。これらの違いは非常に微小であり、説明が必要です。この滑らかさに対する一般的に受け入れられている説明は、宇宙の歴史の初期に非常に急速な膨張が起こったということです。その膨張は少なくとも10の18乗倍の規模でした。この過程は「インフレーション」と呼ばれ、私たちが直面する価格のインフレーションとは対照的に、宇宙にとっては良いものでした。しかし、もしそれだけであったなら、マイクロ波放射はすべての方向で全く同じであるはずです。では、小さな不一致はどこから来たのでしょうか？1982年初頭、私はこれらの違いがインフレーション期の量子揺らぎから生じたという提案をした論文を書きました。量子揺らぎは、不確定性原理の結果として発生します。さらに、これらの揺らぎは私たちの宇宙の構造、すなわち銀河、星、そして私たち自身の種となりました。この考え方は、10年前に私が予測したブラックホールの地平線からのいわゆるホーキング放射と基本的に同じメカニズムですが、今回は宇宙の地平線、つまり私たちが見ることのできる部分と観測できない部分を分ける面から来ています。その夏、ケンブリッジでワークショップを開催し、分野の主要な研究者たちが参加しました。この会議では、銀河形成を引き起こし、私たちの存在につながる重要な密度揺らぎを含む、インフレーションに関する現在の概念の大部分を確立しました。最終的な答えには数人が貢献しました。これは1993年にCOBE衛星によってマイクロ波の空に揺らぎが発見される10年前のことなので、理論は実験よりも遥かに先行していました。宇宙論は、2003年にWMAP衛星からの最初の結果により、さらに10年後に精密な科学となりました。WMAPは、宇宙が誕生してからわずか40万年の時点での宇宙マイクロ波背景放射の温度の素晴らしい地図を作成しました。そこに見える不規則性はインフレーションによって予測されており、宇宙の一部の領域が他の領域よりもわずかに高い密度を持っていたことを意味します。追加の密度の重力的引力は、その領域の膨張を遅らせ、最終的には銀河や星を形成するために崩壊させることができます。ですので、マイクロ波の空の地図を注意深く見てください。それは宇宙のすべての構造の設計図です。私たちは非常に初期の宇宙における量子揺らぎの産物です。神は本当にサイコロを振っているのです。WMAPに代わって、現在はプランク衛星があり、宇宙の高解像度の地図を提供しています。プランクは私たちの理論を真剣に検証しており、インフレーションによって予測された重力波の痕跡を検出するかもしれません。これは空に書かれた量子重力です。他の宇宙が存在する可能性もあります。M理論は、多くの異なる可能な歴史に対応して、無から多くの宇宙が創造されたことを予測しています。 それぞれの宇宙には、現在や未来に向かって年を重ねる中で、多くの可能な歴史や状態があります。これらの状態のほとんどは、私たちが観測する宇宙とはかなり異なるでしょう。しかし、私たちは、ジュネーブのCERNにある大型ハドロン衝突型加速器（LHC）でM理論の初めての証拠を見ることができるという希望を持っています。M理論の観点から見ると、LHCは低エネルギーしか探査しませんが、私たちは幸運にも、超対称性のような基本理論の弱い信号を見ることができるかもしれません。既知の粒子に対する超対称性パートナーの発見は、宇宙に対する私たちの理解を革命的に変えるでしょう。2012年、LHCがジュネーブのCERNでヒッグス粒子を発見したことが発表されました。これは21世紀における新しい素粒子の最初の発見でした。LHCが超対称性を発見することへの期待はまだ残っています。しかし、たとえLHCが新しい素粒子を発見しなくても、現在計画中の次世代加速器で超対称性が見つかる可能性はあります。宇宙の始まりであるホットビッグバンは、M理論や時空と物質の構成要素に関する私たちの考えを検証するための究極の高エネルギー実験室です。異なる理論は、宇宙の現在の構造に異なる指紋を残すため、天体物理学のデータは自然のすべての力の統一についての手がかりを提供してくれます。したがって、他の宇宙が存在する可能性は十分にありますが、残念ながら私たちはそれらを探求することはできません。私たちは宇宙の起源について何かを見てきましたが、それは二つの大きな疑問を残します。宇宙は終わるのか？宇宙は唯一無二なのか？では、宇宙の最も可能性の高い歴史の未来の振る舞いはどうなるのでしょうか？知的存在の出現と整合性のあるさまざまな可能性があるようです。それらは宇宙の物質の量に依存しています。もしある臨界量を超えると、銀河間の重力の引力が膨張を遅くし、最終的には互いに引き寄せ合い、すべてがビッグクランチで一つにまとまります。それが宇宙の歴史の終わりとなります。私が極東にいたとき、ビッグクランチについて言及しないように頼まれました。市場に与える影響のためです。しかし、市場は崩壊しましたので、もしかしたらその話はどこかで漏れたのかもしれません。イギリスでは、20億年後の可能性のある終わりについてあまり心配している人はいないようです。その前に、かなりの量の食事や飲酒、楽しみを楽しむことができます。もし宇宙の密度が臨界値を下回ると、重力は銀河が永遠に離れていくのを止めるには弱すぎます。すべての星は燃え尽き、宇宙はますます空虚になり、ますます冷たくなっていきます。したがって、再び物事は終わりを迎えますが、より劇的ではない方法で。とはいえ、私たちにはまだ数十億年の余裕があります。この回答では、私たちの宇宙の起源、未来、そして本質について何かを説明しようとしました。 過去の宇宙は小さくて密度が高く、私が最初に述べたナッツの殻のようなものでした。しかし、このナッツはリアルタイムで起こるすべての出来事を内包しています。したがって、ハムレットの言う通りです。私たちはナッツの殻の中に閉じ込められていても、自らを無限の空間の王と見なすことができるのです。ビッグバンの前には何があったのでしょうか？ノーバウンダリー提案によれば、ビッグバンの前に何があったのかを尋ねることは無意味です。南極の南に何があるかを尋ねるのと同じように、時間を参照する概念が存在しないからです。時間の概念は私たちの宇宙の中でのみ存在します。 宇宙には他に知的生命が存在するのでしょうか？私は宇宙における生命の発展、特に知的生命の発展について少し考察したいと思います。これには人類も含めるつもりですが、歴史を通じてその行動の多くは非常に愚かで、種の生存を助けるものではなかったことは否定できません。私が議論する二つの質問は、「宇宙のどこかに生命が存在する確率はどのくらいか？」と「未来に生命はどのように発展するか？」です。一般的な経験として、物事は時間とともにより無秩序で混沌とした状態になることが知られています。この観察には、いわゆる熱力学の第二法則という法則さえあります。この法則は、宇宙の無秩序の総量、すなわちエントロピーが常に時間とともに増加することを示しています。しかし、この法則は無秩序の総量にのみ言及しています。一つの物体の秩序は、周囲の無秩序がそれ以上に増加する限り、増加することができます。これが生物において起こることです。私たちは生命を、無秩序に対抗して自らを維持し、自己複製できる秩序あるシステムとして定義できます。つまり、似たような、しかし独立した秩序あるシステムを作り出すことができるのです。これを行うためには、そのシステムはエネルギーを何らかの秩序ある形、例えば食物、太陽光、または電力から無秩序なエネルギー、すなわち熱の形に変換しなければなりません。このようにして、システムは無秩序の総量が増加するという要件を満たしつつ、自身とその子孫の中の秩序を増加させることができます。これは、赤ちゃんが生まれるたびに家がますます散らかっていく親のようなものです。 あなたや私のような生物は通常、二つの要素を持っています。それは、システムがどのように維持され、自己複製するかを指示する一連の指示と、その指示を実行するメカニズムです。生物学では、これら二つの部分は遺伝子と代謝と呼ばれています。しかし、これらが生物学的である必要はないことを強調する価値があります。例えば、コンピュータウイルスは、自身のコピーをコンピュータのメモリに作り出し、他のコンピュータに転送するプログラムです。したがって、私が定義した生きたシステムの定義に当てはまります。生物学的ウイルスのように、これはかなり劣った形態であり、指示や遺伝子のみを含み、自身の代謝を持っていません。その代わりに、ホストコンピュータや細胞の代謝を再プログラムします。 一部の人々は、ウイルスが寄生虫であり、宿主なしでは独立して存在できないため、生命としてカウントされるべきか疑問を呈しています。しかし、実際には私たち自身を含むほとんどの生命形態も寄生的であり、他の生命形態から栄養を得て生存を依存しています。私はコンピュータウイルスも生命として認識されるべきだと思います。私たちがこれまでに創り出した唯一の生命形態が純粋に破壊的であることは、人間の本質を示しているのかもしれません。自分たちのイメージで生命を創造することについて考えてみましょう。後ほど電子的な生命形態についても触れますが、私たちが通常「生命」と考えるものは、炭素原子の鎖に基づいており、窒素やリンなどの他の原子も含まれています。シリコンのような他の化学的基盤で生命が存在する可能性について推測することもできますが、炭素が最も有利なケースのようです。なぜなら、炭素は最も豊かな化学を持っているからです。炭素原子が存在するためには、QCDスケールや電荷、さらには時空の次元といった物理定数の微妙な調整が必要です。もしこれらの定数が大きく異なっていたら、炭素原子の核は安定しないか、電子が核に崩壊してしまうでしょう。一見すると、宇宙がこれほどまでに精密に調整されているのは驚くべきことです。もしかしたら、これは宇宙が人類を生み出すために特別に設計された証拠かもしれません。しかし、こうした議論には注意が必要です。なぜなら、アントロピック原理、つまり私たちの宇宙に関する理論は私たち自身の存在と整合性がなければならないという考え方があるからです。これは、もし宇宙が生命に適していなかったら、私たちはなぜそれがこれほど精密に調整されているのかを問いかけることはなかったという自明の真実に基づいています。アントロピック原理は、強いバージョンと弱いバージョンのいずれかで適用できます。強いアントロピック原理では、物理定数の異なる値を持つ多くの異なる宇宙が存在すると仮定します。その中の少数では、炭素原子のような物体の存在を許す値があり、これが生命システムの構成要素として機能します。私たちはこれらの宇宙のいずれかに住んでいるため、物理定数が精密に調整されていることに驚くべきではありません。もしそうでなければ、私たちはここに存在しないでしょう。したがって、強いアントロピック原理はあまり満足のいくものではありません。なぜなら、他の宇宙の存在にどのような実際的な意味を与えることができるのかという疑問が残るからです。そして、もしそれらが私たちの宇宙とは別のものであれば、そこで起こることが私たちの宇宙にどのように影響を与えることができるのでしょうか。そこで、私は弱いアントロピック原理を採用します。つまり、物理定数の値を与えられたものとして受け入れます。しかし、宇宙の歴史のこの段階で地球上に生命が存在するという事実からどのような結論が導き出せるかを考察します。宇宙がビッグバンで始まった約138億年前には、炭素は存在していませんでした。その時、宇宙は非常に高温で、すべての物質は陽子や中性子と呼ばれる粒子の形で存在していたでしょう。 最初は、陽子と中性子の数は等しかったと考えられています。しかし、宇宙が膨張するにつれて冷却されていきました。ビッグバンから約1分後、温度は約10億度にまで下がり、これは太陽の温度の約100倍に相当します。この温度では、中性子が陽子に変わり始めます。もしこれだけが起こっていたら、宇宙のすべての物質は最も単純な元素である水素に変わってしまっていたでしょう。水素の原子核は1つの陽子から成り立っています。しかし、一部の中性子は陽子と衝突し、結合して次に単純な元素であるヘリウムを形成しました。ヘリウムの原子核は2つの陽子と2つの中性子から構成されています。しかし、初期の宇宙では炭素や酸素のような重い元素は形成されませんでした。水素とヘリウムだけで生きたシステムを構築することは想像しにくいですし、そもそも初期の宇宙は原子が分子に結合するにはまだあまりにも高温でした。宇宙は引き続き膨張し冷却されましたが、いくつかの地域は他の地域よりもわずかに高い密度を持っていました。そのため、これらの地域に存在する余分な物質の重力が膨張を遅らせ、最終的には停止させました。その代わりに、これらの地域は崩壊し、銀河や星を形成しました。これはビッグバンから約20億年後のことです。初期の星の中には、私たちの太陽よりも質量が大きいものもありました。これらの星は太陽よりも熱く、元の水素やヘリウムを炭素、酸素、鉄といった重い元素に変えるために燃焼しました。このプロセスは数億年で完了した可能性があります。その後、いくつかの星が超新星として爆発し、重い元素を宇宙に散布しました。これが後の世代の星の原材料となります。他の星はあまりにも遠く、直接観測してその周りに惑星があるかどうかを確認することはできません。しかし、他の星の周りに惑星を発見するための2つの技術があります。1つ目は、星を観察してその光の量が一定かどうかを確認することです。もし惑星が星の前を通過すると、星からの光がわずかに遮られ、星が少し暗くなります。この現象が定期的に起こる場合、それは惑星の軌道が星の前を繰り返し通過しているためです。2つ目の方法は、星の位置を正確に測定することです。もし惑星が星の周りを回っている場合、星の位置に小さな揺れを引き起こします。この揺れは観測可能で、もしそれが定期的なものであれば、星の周りを回る惑星によるものだと推測されます。これらの方法は約20年前に初めて適用され、現在では数千の惑星が遠くの星の周りを回っていることが発見されています。推定によれば、5つの星のうち1つには、私たちが知っている生命に適した距離で星の周りを回る地球のような惑星が存在するとされています。私たちの太陽系は約45億年前、ビッグバンから約90億年後に、以前の星の残骸を含むガスから形成されました。 地球は主に炭素や酸素を含む重い元素から形成されました。何らかの理由で、これらの原子の一部がDNAの分子の形に配置されることになりました。DNAは1950年代にフランシス・クリックとジェームズ・ワトソンによってケンブリッジのニュー・ミュージアムの敷地内の小屋で発見された有名な二重らせんの形をしています。らせんの二つの鎖をつなぐのは、窒素塩基の対です。窒素塩基にはアデニン、シトシン、グアニン、チミンの4種類があります。一方の鎖のアデニンは常にもう一方の鎖のチミンと対になり、グアニンはシトシンと対になります。したがって、一方の鎖の窒素塩基の配列は、もう一方の鎖に対してユニークで補完的な配列を定義します。二つの鎖は分離し、それぞれがさらなる鎖を構築するためのテンプレートとして機能します。このようにして、DNA分子はその窒素塩基の配列にコードされた遺伝情報を再生産することができます。また、配列の一部はタンパク質や他の化学物質を作るためにも使用され、これらは配列にコードされた指示を実行し、DNAが自己複製するための原材料を組み立てます。前述のように、私たちはDNA分子が最初にどのように現れたのかを知りません。DNA分子がランダムな変動によって生じる可能性は非常に低いため、ある人々は生命が他の場所から地球にやってきたのではないかと提案しています。例えば、惑星がまだ不安定だった時期に火星から剥がれた岩に乗ってここに運ばれたのかもしれません。そして、銀河の中には生命の種が漂っているとも考えられています。しかし、DNAが宇宙の放射線の中で長く生存することは難しいようです。特定の惑星で生命が現れる可能性が非常に低い場合、生命が現れるまでに長い時間がかかると予想されるかもしれません。より正確には、太陽が膨張して地球を飲み込む前に、私たちのような知的存在に進化するための時間を残しつつ、できるだけ遅く生命が現れることが期待されるでしょう。このようなことが起こる可能性のある時間枠は、太陽の寿命、つまり約100億年です。その間に、知的な生命体が宇宙旅行をマスターし、他の星に逃れることができるかもしれません。しかし、逃げることができない場合、地球上の生命は運命づけられています。約35億年前に地球上に何らかの形の生命が存在していたという化石の証拠があります。これは、地球が生命が発展するのに十分な安定した冷却状態になるまでの500百万年後のことかもしれません。しかし、宇宙で生命が発展するのに70億年かかる可能性があり、それでも私たちのような存在に進化する時間を残していたかもしれません。もし特定の惑星で生命が発展する確率が非常に低いのなら、なぜ地球では利用可能な時間の約14分の1でそれが起こったのでしょうか。地球での生命の早期出現は、適切な条件下での自然発生の可能性が高いことを示唆しています。もしかしたら、DNAを構築するより単純な形の組織が存在したのかもしれません。一度DNAが現れると、それは非常に成功したため、以前の形態を完全に置き換えてしまったのかもしれません。 私たちはこれらの初期の形態がどのようなものであったかは分かりませんが、一つの可能性としてRNAが考えられます。RNAはDNAに似ていますが、より単純で二重らせん構造を持っていません。短いRNAの鎖はDNAのように自己複製することができ、最終的にはDNAに進化する可能性もあります。私たちは非生物的な材料からこれらの核酸を実験室で作り出すことはできません。しかし、5億年という時間があり、地球の大部分を海が覆っているとすれば、RNAが偶然に生成される合理的な確率があるかもしれません。DNAが自己複製する際には、ランダムなエラーが発生し、その多くは有害で消えてしまったでしょう。一部は中立的で、遺伝子の機能に影響を与えなかったでしょう。そして、いくつかのエラーは種の生存に有利であったため、ダーウィンの自然選択によって選ばれたのです。生物進化の過程は最初は非常に遅かったのですが、最初の細胞が多細胞生物に進化するまでに約25億年かかりました。しかし、その後、いくつかの多細胞生物が魚に進化し、さらにその魚の一部が哺乳類に進化するのには、別の10億年もかかりませんでした。そして、その後の進化はさらに加速したようです。初期の哺乳類から私たち人間に進化するのには、わずか1億年ほどしかかかりませんでした。その理由は、初期の哺乳類には私たちが持っている重要な器官のバージョンがすでに含まれていたからです。初期の哺乳類から人間に進化するために必要だったのは、ほんの少しの微調整だけでした。しかし、人類の進化は、DNAの発展と同じくらい重要な臨界的な段階に達しました。それは言語、特に書かれた言語の発展です。これにより、情報が遺伝子を通じてではなく、世代から世代へと伝えられるようになりました。記録された歴史の1万年の間に、生物進化によって人間のDNAにはいくつかの変化が見られましたが、世代を超えて伝えられる知識の量は膨大に増加しました。私は科学者としての長いキャリアの中で宇宙について学んだことをお伝えするために本を書いてきました。その過程で、私の脳からページに知識を移し、あなたがそれを読むことができるようにしています。人間の卵子や精子のDNAには約30億の塩基対が含まれています。しかし、この配列にコードされている情報の多くは冗長であったり、非活性であるようです。したがって、私たちの遺伝子に含まれる有用な情報の総量は、おそらく1億ビット程度です。1ビットの情報は、はい/いいえの質問に対する答えです。それに対して、ペーパーバック小説には約200万ビットの情報が含まれているかもしれません。したがって、人間のDNAは約50冊のハリー・ポッター本に相当し、大規模な国立図書館には約500万冊の本が収蔵されている可能性があります。つまり、約10兆ビットです。本やインターネットを通じて伝えられる情報の量は、DNAに含まれる情報の100,000倍にもなります。 さらに重要なのは、書籍の情報ははるかに迅速に変更・更新できるという事実です。私たちがより進化した猿から進化するのに数百万年かかりました。その間に、私たちのDNAに含まれる有用な情報はおそらく数百万ビットしか変わっていないため、人間の生物学的進化の速度は年間約1ビットです。それに対して、毎年英語で約50,000冊の新しい本が出版され、約1,000億ビットの情報が含まれています。もちろん、この情報の大部分は無用なものであり、どの形の生命にも役立ちません。しかし、それでも有用な情報を追加する速度は、DNAに比べて数百万、いや数十億倍も高いのです。これは、私たちが新たな進化の段階に入ったことを意味します。 最初は、進化は自然選択によって進行しました - 無作為な突然変異からです。このダーウィン的な段階は約35億年続き、私たちを生み出しました。私たちは情報を交換するために言語を発展させた存在です。しかし、過去1万年ほどの間、私たちは外部伝達段階にあると言えるでしょう。この段階では、DNAによって次世代に受け継がれる内部の情報記録は多少変化しましたが、書籍や他の長期保存形式の外部記録は大きく成長しました。 一部の人々は「進化」という用語を内部で伝達される遺伝物質にのみ適用し、外部で伝達される情報に適用することに反対するかもしれません。しかし、私はそれがあまりにも狭い見方だと思います。私たちは単なる遺伝子以上の存在です。私たちは原始人の祖先よりも強いわけでも、本質的により知的なわけでもありません。しかし、私たちを彼らと区別するのは、過去1万年、特に過去300年にわたって蓄積してきた知識です。私は、外部で伝達される情報とDNAの両方を人類の進化に含める広い視点を持つことは正当だと思います。 外部伝達の進化のタイムスケールは、情報の蓄積のタイムスケールです。かつては数百年、あるいは数千年かかっていましたが、今ではこのタイムスケールは約50年以下に縮小しています。一方で、私たちがこの情報を処理するための脳は、ダーウィン的なタイムスケール、つまり数十万年の間に進化してきました。これが問題を引き起こし始めています。18世紀には、すべての書籍を読んだ男がいたと言われています。しかし、現在では、1日1冊の本を読んでも、国立図書館の本を読み終えるのに数万年かかるでしょう。その頃には、さらに多くの本が書かれているでしょう。これにより、誰もが人類の知識のほんの一部をマスターすることしかできなくなっています。人々はますます狭い分野に特化しなければなりません。これは将来的に大きな制約となる可能性があります。私たちは、過去300年間に経験した知識の指数関数的な成長を長く続けることはできないでしょう。 未来の世代にとって、さらに大きな制約と危険は、私たちが未だに原始人の時代と同じ本能、特に攻撃的な衝動を持っているということです。他者を支配したり殺したりして、その人々の女性や食料を奪うという形の攻撃性は、現在に至るまで明確な生存上の利点を持っていました。しかし、今やそれは人類全体や地球上の他の生命の多くを滅ぼす可能性があります。核戦争は依然として最も差し迫った危険ですが、遺伝子操作されたウイルスの放出や温暖化効果の不安定化など、他にも危険があります。ダーウィンの進化が私たちをより知的で性格の良い存在にするのを待つ時間はありません。しかし、私たちは今、自己設計進化と呼ばれる新たな段階に入っており、私たちのDNAを変えたり改善したりすることができるようになります。私たちはすでにDNAの地図を作成しており、これは「生命の書」を読み取ったことを意味しますので、修正を加えることができるのです。最初は、嚢胞性線維症や筋ジストロフィーのような遺伝的欠陥の修復に限られるでしょう。これらは単一の遺伝子によって制御されているため、比較的容易に特定し修正することができます。しかし、知能のような他の特性は、多くの遺伝子によって制御されている可能性が高く、それらを見つけ出し、相互の関係を解明するのははるかに難しいでしょう。それでも、私は今世紀中に人々が知能や攻撃性のような本能を修正する方法を発見するだろうと確信しています。人間に対する遺伝子工学を禁止する法律が制定される可能性がありますが、一部の人々は記憶容量や病気への抵抗力、寿命の長さなど、人間の特性を改善する誘惑に抗えないでしょう。そのような超人間が現れると、改善されていない人々との間で大きな政治的問題が生じるでしょう。おそらく、彼らは絶滅するか、重要性を失うでしょう。その代わりに、自己設計を行う存在の種族が現れ、ますます速いペースで自らを改善していくことになるでしょう。もし人類が自己を再設計し、自己破壊のリスクを減少または排除することができれば、他の惑星や星に広がり、植民地を作る可能性があります。しかし、化学的に基づく生命体、つまり私たちのような存在にとって、長距離の宇宙旅行は困難です。そのような存在の自然な寿命は、旅行時間に比べて短いのです。相対性理論によれば、光より速く移動することはできず、最寄りの星までの往復には少なくとも8年、銀河の中心までには約5万年かかります。科学フィクションでは、彼らは空間の歪みや追加次元を通じた旅行によってこの困難を克服します。しかし、私は、どれほど知的な生命が進化しても、これらが実現することはないと思います。相対性理論によれば、光より速く移動できるなら、時間を遡ることも可能であり、これが過去を変えるために人々が戻るという問題を引き起こすことになります。 未来からの観光客が、私たちの風変わりで古風な生活様式を見に来ることを期待するのは自然なことです。遺伝子工学を使って、DNAベースの生命を無限に、あるいは少なくとも10万年生存させることができるかもしれません。しかし、私たちの能力の範囲内でほぼ実現可能な簡単な方法は、機械を送ることです。これらの機械は、星間旅行に耐えられるように設計されるでしょう。新しい星に到着した際には、適した惑星に着陸し、材料を採掘してさらに多くの機械を生産し、それを別の星に送ることができます。これらの機械は、マクロ分子ではなく機械的および電子的な部品に基づく新しい形の生命となるでしょう。最終的には、DNAベースの生命に取って代わる可能性があります。DNAが以前の生命形態を置き換えたように。私たちが銀河を探査する中で、異星の生命形態に出会う可能性はどれくらいでしょうか？地球上の生命の出現に関する時間的な議論が正しければ、他にも生命を持つ惑星を持つ多くの星が存在するはずです。これらの星系のいくつかは、地球が形成される5億年前に形成された可能性があります。それなのに、なぜ銀河は自己設計する機械的または生物的生命体であふれていないのでしょうか？なぜ地球は訪問され、さらには植民地化されていないのでしょうか？ちなみに、UFOに外宇宙の存在が乗っているという提案は無視します。なぜなら、異星人の訪問はもっと明白で、たぶんもっと不快なものになるはずだからです。では、なぜ私たちは訪問されていないのでしょうか？もしかすると、生命が自発的に出現する確率が非常に低いため、地球が銀河の中で唯一そのようなことが起こった惑星なのかもしれません。別の可能性としては、細胞のような自己複製システムが形成される合理的な確率があったが、そのほとんどが知性を進化させなかったということです。私たちは知的生命を進化の必然的な結果として考えがちですが、果たしてそうではないかもしれません。人間原理は、こうした議論に対して警戒するよう私たちに警告しています。進化はランダムなプロセスであり、知性は多くの可能な結果の一つに過ぎない可能性が高いのです。知性が長期的な生存価値を持つかどうかも明確ではありません。細菌や他の単細胞生物は、私たちの行動によって地球上の他のすべての生命が絶滅しても生き続けるかもしれません。もしかすると、知性は地球上の生命にとってはありそうもない発展だったのかもしれません。進化の年代記から見ると、単細胞から多細胞生物に進化するのに非常に長い時間、すなわち25億年かかりましたが、多細胞生物は知性の前提条件です。これは、太陽が膨張するまでの総時間のかなりの割合を占めているため、知性が発展する確率が低いという仮説と一致します。この場合、銀河には他の多くの生命形態が存在するかもしれませんが、知的生命体を見つける可能性は低いでしょう。 生命が知的な段階に発展しないもう一つの可能性は、小惑星や彗星が地球に衝突することです。1994年には、シューメーカー・レヴィ彗星が木星に衝突する様子を観測しました。この衝突は、一連の巨大な火球を生み出しました。約6600万年前に地球に衝突した比較的小さな天体が恐竜の絶滅に関与したと考えられています。少数の初期の小型哺乳類は生き残りましたが、人間のような大きな生物はほぼ確実に絶滅していたでしょう。このような衝突がどのくらいの頻度で起こるのかは難しいですが、平均して2000万年ごとに起こるというのが妥当な推測かもしれません。この数字が正しければ、地球上の知的生命が発展したのは、過去6600万年の間に大きな衝突がなかったという幸運によるものだということになります。生命が発展した他の惑星では、知的生命体が進化するために十分な衝突のない期間がなかった可能性があります。 三つ目の可能性は、生命が形成され、知的存在に進化する合理的な確率があるものの、そのシステムが不安定になり、知的生命が自らを滅ぼしてしまうことです。これは非常に悲観的な結論であり、私はそれが真実でないことを強く願っています。私が好む四つ目の可能性は、他の知的生命体が存在するが、私たちがそれに気づいていないというものです。2015年には、ブレイクスルー・リッスン・イニシアティブの立ち上げに関わりました。ブレイクスルー・リッスンは、ラジオ観測を用いて知的な地球外生命を探すプロジェクトで、最先端の施設、豊富な資金、そして数千時間の専用ラジオ望遠鏡の時間を持っています。これは、地球外の文明の証拠を見つけることを目的とした史上最大の科学研究プログラムです。ブレイクスルー・メッセージは、先進的な文明が読めるメッセージを作成するための国際的なコンペティションです。しかし、私たちはもう少し進化するまで、返事をすることには注意が必要です。現在の段階でより進んだ文明と出会うことは、アメリカの原住民がコロンブスと出会うようなもので、彼らはそれが良い結果をもたらすとは思わなかったでしょう。もし知的生命が地球以外のどこかに存在するなら、それは私たちが知っている形と似ているのでしょうか、それとも異なるのでしょうか？地球上に知的生命は存在するのでしょうか？真剣に考えると、もし他に知的生命が存在するなら、それは非常に遠くにあるはずです。さもなければ、すでに地球を訪れているはずですし、私たちも訪問されたことを知っていると思います。それは映画『インデペンデンス・デイ』のようなものになるでしょう。 未来を予測できるのでしょうか？古代の時代には、世界はかなり恣意的に思えたに違いありません。洪水、疫病、地震、火山のような災害は、警告も理由もなく発生するように見えたでしょう。原始的な人々は、こうした自然現象を神々のパンテオンに帰属させ、彼らは気まぐれで風変わりな行動をとる存在だと考えていました。 彼らが何をするかを予測することは不可能で、唯一の希望は贈り物や行動によって好意を得ることでした。多くの人々は今でもこの考えに部分的に賛同し、運と契約を結ぼうとしています。彼らは、もしコースでA評価を得たり、運転試験に合格したりできれば、もっと良い行動をしたり、優しくなったりすると申し出ます。しかし、徐々に人々は自然の振る舞いにおける一定の規則性に気づくようになったに違いありません。この規則性は、空を横切る天体の動きに最も明白に現れました。したがって、天文学は最初に発展した科学でした。300年以上前にニュートンによって確固たる数学的基盤が築かれ、私たちは今でも彼の重力理論を使ってほぼすべての天体の動きを予測しています。天文学の例に倣い、他の自然現象もまた明確な科学法則に従うことがわかりました。これにより、科学的決定論の考え方が生まれました。この考えは、フランスの科学者ピエール＝シモン・ラプラスによって初めて公に表現されたようです。ラプラスの実際の言葉を引用したいのですが、彼はプルーストのように非常に長く複雑な文を書く人だったため、引用を言い換えることにしました。彼が言ったことの要点は、もしある時点で宇宙のすべての粒子の位置と速度を知っていれば、過去や未来の任意の時点でのそれらの振る舞いを計算できるということでした。ラプラスがナポレオンに神がこのシステムにどのように関わるのか尋ねられたとき、「陛下、私はその仮説を必要としませんでした」と答えたというおそらく伝説的な話があります。私はラプラスが神の存在を否定していたとは思いません。ただ、神は科学の法則を破るために介入しないということです。これはすべての科学者の立場でなければなりません。科学法則は、超自然的な存在が物事をそのままにして介入しないときにのみ成り立つものであれば、科学法則とは言えません。ある時点での宇宙の状態が他のすべての時点の状態を決定するという考えは、ラプラスの時代以来、科学の中心的な信条となっています。これは、原理的には未来を予測できることを示唆しています。しかし実際には、未来を予測する能力は方程式の複雑さや、しばしば「カオス」と呼ばれる特性によって大きく制限されています。『ジュラシック・パーク』を見たことがある人は知っているように、これはある場所での小さな乱れが別の場所で大きな変化を引き起こす可能性があることを意味します。オーストラリアで蝶が羽ばたくと、ニューヨークのセントラルパークで雨が降ることがあります。しかし問題は、それが再現できないことです。次に蝶が羽ばたくときには、他の多くの要素が異なり、それもまた天候に影響を与えます。このカオスの要因が、天気予報が非常に信頼性に欠ける理由です。これらの実際的な困難にもかかわらず、科学的決定論は19世紀を通じて公式の教義として残りました。しかし、20世紀にはラプラスの未来の完全な予測というビジョンが実現できないことを示す2つの発展がありました。 これらの発展の最初のものは、量子力学と呼ばれるものでした。これは1900年にドイツの物理学者マックス・プランクによって提唱され、未解決の逆説を解決するための仮説として提案されました。古典的な19世紀の考え方、ラプラスに遡るアイデアによれば、赤熱した金属のような熱い物体は放射線を放出するはずです。それは、ラジオ波、赤外線、可視光、紫外線、X線、ガンマ線のすべてを同じ速度でエネルギーを失うことを意味します。これは、私たち全員が皮膚癌で死ぬだけでなく、宇宙のすべてが同じ温度であることを意味しますが、明らかにそうではありません。しかし、プランクは、放射線の量が任意の値を持つという考えを放棄し、放射線は特定のサイズのパケットまたは量子でのみ存在すると言えば、この災害を回避できることを示しました。これは、スーパーマーケットで砂糖をバラで買うことができず、キログラムの袋でなければならないと言っているようなものです。パケットや量子のエネルギーは、赤外線や可視光よりも紫外線やX線の方が高いです。つまり、太陽のように非常に熱い物体でない限り、紫外線やX線の量子を一つも放出するのに十分なエネルギーを持たないということです。だからこそ、コーヒー一杯から日焼けすることはありません。プランクは量子の概念を単なる数学的なトリックと見なしており、物理的な現実を持つものとは考えていませんでした。しかし、物理学者たちは、離散的または量子化された値を持つ量でしか説明できない他の振る舞いを発見し始めました。例えば、素粒子は小さなコマのように、軸を中心に回転することがわかりました。しかし、回転の量は任意の値を持つことはできず、基本単位の倍数でなければなりません。この単位は非常に小さいため、通常のコマが実際には連続的なプロセスではなく、急速な離散的なステップで減速することに気づくことはありません。しかし、原子のように小さなコマにとっては、回転の離散的な性質が非常に重要です。この量子の振る舞いが決定論に与える影響に人々が気づくまでにはしばらく時間がかかりました。1927年になって初めて、別のドイツの物理学者ヴェルナー・ハイゼンベルクが、粒子の位置と速度を同時に正確に測定することはできないと指摘しました。粒子がどこにいるかを見るためには、その上に光を当てる必要があります。しかし、プランクの研究によれば、任意に小さな光の量を使用することはできません。少なくとも一つの量子を使わなければなりません。これにより粒子が乱され、その速度が予測できない方法で変わります。粒子の位置を正確に測定するためには、紫外線やX線、ガンマ線のような短波長の光を使用する必要があります。しかし再び、プランクの研究によれば、これらの光の量子は可視光よりも高いエネルギーを持っています。したがって、粒子の速度をより大きく乱すことになります。 それはあまり良い状況ではありません。粒子の位置をより正確に測ろうとすればするほど、その速度を知ることができる精度は低下し、その逆もまた然りです。これはハイゼンベルクが定式化した不確定性原理に要約されます。粒子の位置の不確定性とその速度の不確定性を掛け合わせると、常にプランク定数と呼ばれる量を粒子の質量の2倍で割った値よりも大きくなります。ラプラスの科学的決定論のビジョンは、宇宙の粒子の位置と速度をある瞬間において知ることに関わっていました。しかし、ハイゼンベルクの不確定性原理によってそれは大きく揺らぐことになりました。現在の粒子の位置と速度の両方を正確に測定できないのに、どうやって未来を予測できるのでしょうか？どんなに強力なコンピュータを持っていても、質の悪いデータを入力すれば、質の悪い予測が出てくるのです。アインシュタインは、この自然における明らかなランダム性に非常に不満を抱いていました。彼の見解は「神はサイコロを振らない」という有名な言葉に要約されています。彼は、不確定性は一時的なものであり、粒子が明確な位置と速度を持ち、ラプラスの精神に従った決定論的な法則に従って進化する根底にある現実が存在すると感じていたようです。この現実は神には知られているかもしれませんが、光の量子特性によって私たちがそれを見ることはできず、あくまで「暗いガラス越し」にしか見ることができないのです。アインシュタインの見解は、現在では隠れた変数理論と呼ばれるものです。隠れた変数理論は、不確定性原理を物理学に取り入れる最も明白な方法のように思えるかもしれません。これらの理論は、多くの科学者やほとんどすべての科学哲学者が持つ宇宙のメンタルイメージの基盤を形成しています。しかし、これらの隠れた変数理論は間違っています。イギリスの物理学者ジョン・ベルは、隠れた変数理論を否定できる実験的なテストを考案しました。実験が慎重に行われたとき、その結果は隠れた変数と矛盾していました。したがって、神でさえ不確定性原理に縛られ、粒子の位置と速度の両方を知ることができないようです。すべての証拠は、神があらゆる可能性のある機会にサイコロを振る常習的なギャンブラーであることを示しています。他の科学者たちは、アインシュタインよりもはるかに早く、古典的な19世紀の決定論の見方を修正する準備ができていました。新しい理論、量子力学は、ハイゼンベルク、オーストリアのエルヴィン・シュレーディンガー、そしてイギリスの物理学者ポール・ディラックによって提唱されました。ディラックは、ケンブリッジのルカシアン教授として私の前任者の一人でした。量子力学はほぼ70年の歴史がありますが、計算に使用する人々でさえ、一般的には理解されていなかったり評価されていなかったりします。それでも、私たち全員に関わるべきことです。なぜなら、量子力学は物理的宇宙や現実そのものの古典的なイメージとはまったく異なるからです。量子力学では、粒子は明確な位置や速度を持ちません。代わりに、粒子は波動関数と呼ばれるもので表されます。これは空間の各点における数値です。 波動関数の大きさは、粒子がその位置に存在する確率を示します。波動関数が点から点へとどのように変化するかの速さは、粒子の速度を示します。非常に狭い領域で強くピークを持つ波動関数を持つことも可能です。これは、位置の不確定性が小さいことを意味します。しかし、ピークの近くでは波動関数が非常に急激に変化し、一方では上昇し、もう一方では下降します。したがって、速度の不確定性は大きくなります。同様に、速度の不確定性が小さいが位置の不確定性が大きい波動関数も存在します。波動関数は、粒子に関するすべての情報、すなわちその位置と速度を含んでいます。ある時点で波動関数がわかれば、他の時点での値はシュレーディンガー方程式と呼ばれるもので決定されます。したがって、ある種の決定論は存在しますが、それはラプラスが想定したものとは異なります。粒子の位置や速度を予測できるのではなく、私たちが予測できるのは波動関数だけです。これは、古典的な19世紀の見解に基づく予測の半分しかできないことを意味します。量子力学は、位置と速度の両方を予測しようとすると不確定性をもたらしますが、位置と速度の一つの組み合わせを確実に予測することは可能です。しかし、この程度の確実性さえも、最近の発展によって脅かされているようです。問題は、重力が時空を歪めることによって、観測できない空間の領域が存在する可能性があることから生じます。そのような領域はブラックホールの内部です。つまり、ブラックホールの内部にいる粒子を原理的に観測することはできません。したがって、彼らの位置や速度を測定することは全くできません。このことは、量子力学に見られる不確定性を超えたさらなる予測不可能性をもたらすのかという問題があります。要するに、ラプラスが提唱した古典的な見解では、粒子の未来の動きは、ある時点での位置と速度を知っていれば完全に決定されるとされていました。この見解は、ハイゼンベルクが不確定性原理を提唱したときに修正される必要がありました。この原理は、位置と速度の両方を正確に知ることはできないと述べています。しかし、位置と速度の一つの組み合わせを予測することは依然として可能でした。しかし、ブラックホールを考慮に入れると、この限られた予測可能性さえも消えてしまうかもしれません。宇宙を支配する法則は、私たちの未来に何が起こるかを正確に予測することを許しているのでしょうか？短い答えは「いいえ、そしてはい」です。原理的には、法則は未来を予測することを可能にします。しかし、実際には計算が非常に難しいことが多いのです。 ブラックホールの内部には何があるのでしょうか？事実は時にフィクションよりも奇妙であると言われており、ブラックホールのケースほどそれが当てはまるところはありません。ブラックホールは、科学フィクション作家が考えたどんなものよりも奇妙ですが、確固たる科学的事実です。ブラックホールについての最初の議論は1783年にケンブリッジのジョン・ミッチェルによって行われました。 彼の議論は次のように展開されました。もし、砲弾のような粒子を真上に向かって発射すると、重力によってその速度は遅くなります。最終的には、粒子は上昇をやめ、再び落下します。しかし、初期の上向きの速度が逃げ出し速度と呼ばれるある臨界値を超えている場合、重力は粒子を止めるには十分に強くなく、粒子は逃げてしまいます。地球の逃げ出し速度は約11キロメートル毎秒、太陽の場合は約617キロメートル毎秒です。これらは実際の砲弾の速度よりもはるかに高いですが、光の速度、すなわち30万キロメートル毎秒に比べると低いのです。したがって、光は地球や太陽から容易に逃げることができます。しかし、ミシェルは、太陽よりもはるかに質量の大きい星が存在し、それらの逃げ出し速度が光の速度を超える可能性があると主張しました。私たちはそれらを見ることができません。なぜなら、彼らが放出する光は重力によって引き戻されてしまうからです。したがって、ミシェルが呼んだ「暗い星」、現在私たちが「ブラックホール」と呼ぶものになるのです。それを理解するためには、重力から始める必要があります。重力はアインシュタインの一般相対性理論によって説明されており、これは重力だけでなく、空間と時間の理論でもあります。空間と時間の振る舞いは、アインシュタインが1915年に提唱したアインシュタイン方程式と呼ばれる一連の方程式によって支配されています。重力は知られている自然の力の中で最も弱いものですが、他の力に対して二つの重要な利点があります。第一に、重力は長距離にわたって作用します。地球は9300万マイル離れた太陽によって軌道に保持されており、太陽は約1万光年離れた銀河の中心の周りを回っています。第二の利点は、重力は常に引力であることです。電気的な力は引力または斥力のいずれかを持つことができますが、重力は常に引き寄せます。これら二つの特徴により、十分に大きな星においては、粒子間の重力的引力が他のすべての力を支配し、重力崩壊を引き起こす可能性があります。これらの事実にもかかわらず、科学界は大質量の星が自らの重力によって崩壊する可能性を認識するのが遅れ、崩壊後に残る物体がどのように振る舞うかを理解するのに苦労しました。アルバート・アインシュタインは1939年に、物質はある限界を超えて圧縮されることはできないため、星は重力の下で崩壊することはないと主張する論文を書きました。多くの科学者はアインシュタインの直感に賛同しましたが、主な例外はアメリカの科学者ジョン・ウィーラーであり、彼はブラックホールの物語の英雄とも言える存在です。1950年代と1960年代の彼の研究において、彼は多くの星が最終的に崩壊することを強調し、これが理論物理学にとってどのような問題を引き起こすかを探求しました。また、崩壊した星がどのような性質を持つか、すなわちブラックホールになるかを予見しました。通常の星の寿命のほとんどの間、数十億年にわたり、星は水素をヘリウムに変換する核反応によって生じる熱圧によって自らの重力に対抗して支えられています。 最終的には、星はその核燃料を使い果たします。星は収縮し、場合によっては白色矮星として自らを支えることができるかもしれません。白色矮星は、星のコアの濃密な残骸です。しかし、1930年にスブラマニアン・チャンドラセカールは、白色矮星の最大質量は太陽の約1.4倍であることを示しました。ロシアの物理学者レフ・ランダウも、中性子だけで構成された星の最大質量を計算しました。では、白色矮星や中性子星の最大質量を超える無数の星は、核燃料を使い果たした後にどのような運命を迎えるのでしょうか。この問題は、後に原子爆弾で有名になるロバート・オッペンハイマーによって調査されました。1939年にジョージ・ヴォルコフやハートランド・スナイダーと共に発表した数本の論文で、彼はそのような星は圧力によって支えられないことを示しました。そして、圧力を無視すると、均一な球対称の星は無限の密度を持つ一点に収縮することが分かりました。このような点は「特異点」と呼ばれます。私たちの空間に関する理論は、時空が滑らかでほぼ平坦であるという前提のもとに構築されているため、特異点では理論が崩壊します。特異点では時空の曲率が無限大になるため、空間と時間そのものの終わりを示しています。これがアインシュタインが非常に問題視した点です。その後、第二次世界大戦が勃発しました。ロバート・オッペンハイマーを含む多くの科学者は核物理学に関心を移し、重力崩壊の問題はほとんど忘れ去られました。しかし、遠くの天体であるクエーサーの発見により、このテーマへの関心が再燃しました。最初のクエーサーである3C273は1963年に発見され、その後多くのクエーサーが見つかりました。彼らは地球から非常に遠いにもかかわらず明るい存在でした。核反応では彼らのエネルギー出力を説明できませんでした。なぜなら、核反応はその静止質量のごく一部しか純粋なエネルギーとして放出しないからです。唯一の代替手段は、重力崩壊によって放出される重力エネルギーでした。星の重力崩壊が再発見されました。これが起こると、物体の重力が周囲のすべての物質を内側に引き寄せます。均一な球形の星は無限の密度を持つ一点、すなわち特異点に収縮することは明らかでした。しかし、星が均一で球形でない場合はどうなるのでしょうか？星の物質の不均一な分布が非均一な崩壊を引き起こし、特異点を回避することはできるのでしょうか？1965年にロジャー・ペンローズは、重力が引力であるという事実だけを用いて、特異点が依然として存在することを示しました。アインシュタインの方程式は特異点では定義できません。これは、無限の密度を持つこの点では未来を予測できないことを意味します。つまり、星が崩壊する際に奇妙なことが起こる可能性があるということです。特異点が「裸」でない限り、つまり外部から遮蔽されていない限り、私たちは予測の崩壊に影響されることはありません。ペンローズは「宇宙検閲仮説」を提唱しました。これは、星や他の天体の崩壊によって形成されるすべての特異点は、ブラックホールの内部に隠されているというものです。 ブラックホールとは、重力が非常に強いために光さえも逃げ出せない領域のことです。宇宙検閲仮説はほぼ確実に正しいと考えられており、その反証を試みた多くの試みが失敗しています。1967年にジョン・ウィーラーが「ブラックホール」という用語を導入した際、それは以前の「凍った星」という名前に取って代わりました。ウィーラーの造語は、崩壊した星の残骸がどのように形成されたかに関係なく、それ自体が興味深い存在であることを強調しています。この新しい名前はすぐに広まりました。外から見ると、ブラックホールの内部がどうなっているかはわかりません。何を投げ入れても、またはどのように形成されても、ブラックホールは同じように見えます。ジョン・ウィーラーはこの原則を「ブラックホールには毛がない」と表現したことで知られています。 ブラックホールには「事象の地平線」と呼ばれる境界があります。これは、重力が光を引き戻すのに十分な強さを持ち、光が逃げ出せない場所です。光よりも速く移動できるものはないため、他のすべてのものも引き戻されます。事象の地平線を越えるのは、カヌーでナイアガラの滝を越えるようなものです。滝の上にいるときは、十分に漕げば逃げられますが、一度滝の淵を越えると戻ることはできません。近づくにつれて流れが速くなり、カヌーの前方が後方よりも強く引っ張られるため、カヌーが引き裂かれる危険があります。ブラックホールでも同じことが起こります。もし足からブラックホールに落ちると、重力は足の方が頭よりも強く引っ張ります。なぜなら、足がブラックホールに近いからです。その結果、体は縦に引き伸ばされ、横に潰されます。もしブラックホールの質量が太陽の数倍であれば、地平線に達する前に引き裂かれてスパゲッティのようになってしまいます。しかし、もし質量が太陽の百万倍以上の非常に大きなブラックホールに落ちた場合、重力の引力は体全体に均等に働くため、問題なく地平線に到達できます。ですので、ブラックホールの内部を探検したいなら、大きなものを選ぶことをお勧めします。私たちの銀河系の中心には、太陽の約400万倍の質量を持つブラックホールがあります。ブラックホールに落ち込むと特に何も感じないでしょうが、遠くから見ている誰かは、あなたが事象の地平線を越えるのを見ることはできません。代わりに、あなたはゆっくりと動きが鈍り、地平線のすぐ外で浮かんでいるように見えるでしょう。あなたの姿は次第に薄暗くなり、赤くなり、最終的には視界から消えてしまいます。外の世界にとっては、あなたは永遠に失われたことになります。 私の娘ルーシーが生まれた後、私はひらめきを得ました。それが「面積定理」の発見です。一般相対性理論が正しいとし、物質のエネルギー密度が正である（通常そうである）場合、ブラックホールの境界である事象の地平線の表面積は、追加の物質や放射線がブラックホールに落ち込むと常に増加する特性を持っています。 さらに、2つのブラックホールが衝突して合体し、1つのブラックホールを形成する場合、生成されたブラックホールの周りの事象の地平線の面積は、元のブラックホールの周りの事象の地平線の面積の合計よりも大きくなります。この面積定理は、レーザー干渉計重力波天文台（LIGO）によって実験的に検証できます。2015年9月14日、LIGOは2つのブラックホールの衝突と合体からの重力波を検出しました。波形から、ブラックホールの質量と角運動量を推定でき、ノーヘア定理によってこれらが地平線の面積を決定します。これらの特性は、ブラックホールの事象の地平線の面積と従来の古典物理学、特に熱力学におけるエントロピーの概念との類似性を示唆しています。エントロピーは、システムの無秩序さの尺度、あるいはその正確な状態に関する知識の欠如として考えることができます。著名な熱力学の第二法則は、エントロピーは常に時間とともに増加することを示しています。この発見は、この重要な関係の最初の手がかりでした。ブラックホールの特性と熱力学の法則との類似性はさらに拡張できます。熱力学の第一法則は、システムのエントロピーの小さな変化は、システムのエネルギーの比例した変化を伴うと述べています。ブランダン・カーター、ジム・バーディーン、そして私たちは、ブラックホールの質量の変化と事象の地平線の面積の変化を関連付ける類似の法則を発見しました。ここでの比例定数は、事象の地平線での重力場の強さを測る「表面重力」と呼ばれる量を含みます。もし事象の地平線の面積がエントロピーに類似していると受け入れれば、表面重力は温度に類似しているように思われます。この類似性は、表面重力が事象の地平線上のすべての点で同じであることから強化されます。これは、熱平衡にある物体の温度がどこでも同じであるのと同様です。エントロピーと事象の地平線の面積には明らかに類似性がありますが、私たちにはその面積がブラックホール自体のエントロピーとして特定できる理由は明白ではありませんでした。ブラックホールのエントロピーとは何を意味するのでしょうか？この重要な提案は、1972年にプリンストン大学の大学院生であったヤコブ・ベケンシュタインによってなされました。彼の提案はこうです。ブラックホールが重力崩壊によって生成されると、それは急速に定常状態に落ち着きます。この状態は、質量、角運動量、電荷の3つのパラメータによって特徴付けられます。これにより、最終的なブラックホールの状態は、崩壊した物体が物質で構成されていたか反物質であったか、または球形であったか非常に不規則な形状であったかに依存しないように見えます。言い換えれば、特定の質量、角運動量、電荷を持つブラックホールは、さまざまな物質の構成のいずれかの崩壊によって形成される可能性があります。 物理学では、同じように見えるブラックホールが、さまざまなタイプの星の崩壊によって形成される可能性があることが示唆されています。実際、量子効果を無視すれば、ブラックホールは無限に多くの異なる構成から形成される可能性があるため、構成の数は無限大になります。なぜなら、ブラックホールは無限に多くの低質量の粒子の雲の崩壊によって形成されることができるからです。しかし、本当に構成の数は無限なのでしょうか？量子力学は不確定性原理を含んでおり、これは任意の物体の位置と速度の両方を同時に測定することが不可能であることを示しています。もし何かの正確な位置を測定すると、その速度は不確定になります。逆に、何かの速度を測定すると、その位置は不確定になります。実際には、何かを特定することは不可能です。例えば、何かのサイズを測定したい場合、その動いている物体の端がどこにあるかを特定する必要があります。しかし、これは正確にはできません。なぜなら、物体の位置と速度を同時に測定することが必要になるからです。その結果、物体のサイズを特定することは不可能になります。結局、不確定性原理によって、物体のサイズが正確に何であるかを言うことができないということになります。 不確定性原理は物体のサイズに制限を課すことが分かります。少し計算をすると、特定の質量の物体には最小のサイズが存在することがわかります。この最小サイズは重い物体の場合は小さいですが、軽い物体を考えるとその最小サイズはどんどん大きくなります。この最小サイズは、量子力学において物体が波または粒子として考えられることの結果として理解できます。物体が軽ければ軽いほど、その波長は長くなり、より広がります。一方、物体が重ければ重いほど、その波長は短くなり、より密に見えます。これらの考え方を一般相対性理論と組み合わせると、特定の重さ以上の物体だけがブラックホールを形成できることを意味します。その重さは塩の粒とほぼ同じです。 これらの考え方のさらなる結果として、特定の質量、角運動量、電荷を持つブラックホールを形成できる構成の数は非常に大きいものの、有限である可能性もあります。ヤコブ・ベケンシュタインは、この有限の数からブラックホールのエントロピーを解釈できると提案しました。これは、ブラックホールが形成される際の崩壊中に、取り返しのつかない情報の量を測る指標となります。 ベケンシュタインの提案における明らかな致命的欠陥は、もしブラックホールがその事象の地平線の面積に比例した有限のエントロピーを持つなら、それはまたその表面重力に比例した非ゼロの温度を持つべきだということです。これは、ブラックホールがゼロ以外の温度で熱放射と平衡状態にある可能性があることを示唆します。しかし、古典的な物理学によれば… このような平衡状態は不可能です。なぜなら、ブラックホールはその上に降りかかる熱放射を吸収してしまう一方で、定義上、何も放出することができないからです。ブラックホールは何も放出できず、熱を放出することもできません。このことは、星の崩壊によって生まれる非常に密度の高い物体であるブラックホールの性質に関する逆説を生み出しました。一つの理論では、同じ特性を持つブラックホールが無限の異なる種類の星から形成される可能性があると示唆されました。別の理論では、その数は有限であるとされました。これは情報の問題です。宇宙のすべての粒子とすべての力が情報を含んでいるという考え方です。科学者のジョン・ウィーラーが言ったように、ブラックホールには「毛がない」ため、外部からはその質量、電荷、回転を除いて、ブラックホールの内部に何があるのかを知ることはできません。つまり、ブラックホールは外の世界から隠された多くの情報を含んでいる必要があります。しかし、空間のある領域に詰め込むことができる情報の量には限界があります。情報はエネルギーを必要とし、エネルギーはアインシュタインの有名な方程式 E = mc² によって質量を持ちます。したがって、ある空間の領域に情報が多すぎると、それはブラックホールに崩壊し、そのブラックホールのサイズは情報の量を反映します。これは、図書館にどんどん本を積み重ねていくようなものです。最終的には、棚が崩れ、図書館はブラックホールに崩壊します。もしブラックホールの内部に隠された情報の量がブラックホールのサイズに依存するなら、一般的な原則から、ブラックホールは温度を持ち、熱い金属のように光ると予想されます。しかし、それは不可能でした。なぜなら、誰もが知っていたように、何もブラックホールから出ることはできないと考えられていたからです。この問題は1974年初頭まで残り、私は量子力学に基づいてブラックホールの近くでの物質の振る舞いを調査していました。驚いたことに、ブラックホールは一定の割合で粒子を放出しているように見えました。当時の誰もがそうであったように、私はブラックホールが何も放出できないという定説を受け入れていました。そのため、この厄介な現象を取り除こうとかなりの努力をしました。しかし、考えれば考えるほど、その現象は消え去ることを拒み、最終的には受け入れざるを得ませんでした。私がそれが実際の物理過程であると確信したのは、放出される粒子が正確に熱的なスペクトルを持っていることでした。私の計算は、ブラックホールが粒子と放射を生成し放出することを予測しました。まるで普通の熱い物体のように、表面重力に比例し、質量に反比例する温度を持っているのです。これにより、ジャコブ・ベケンシュタインの提案した「ブラックホールには有限のエントロピーがある」という問題のある提案が完全に整合的になりました。これは、ブラックホールがゼロ以外の有限の温度で熱平衡にある可能性があることを示唆しているからです。 その時以来、ブラックホールが熱放射を放出するという数学的証拠は、さまざまなアプローチを持つ他の多くの研究者によって確認されてきました。放出を理解する一つの方法は次の通りです。量子力学は、空間全体が常に対になって現れ、分離し、再び結びついて互いに消滅する仮想粒子と反粒子のペアで満たされていることを示唆しています。これらの粒子は「仮想」と呼ばれます。なぜなら、実際の粒子とは異なり、粒子検出器で直接観測することができないからです。それでも、彼らの間接的な影響は測定可能であり、励起された水素原子からの光のスペクトルエネルギーにおいて生じる小さなシフト、ラムシフトによってその存在が確認されています。 さて、ブラックホールの存在下では、仮想粒子のペアの一方がブラックホールに落ち込み、もう一方は相互消滅するためのパートナーを失います。見捨てられた粒子または反粒子は、パートナーの後にブラックホールに落ち込むかもしれませんが、無限に逃げ出すこともあり、その場合はブラックホールから放出された放射線のように見えます。このプロセスを別の観点から見ると、ブラックホールに落ち込むペアの一方、たとえば反粒子を、実際には時間を逆行して移動している粒子と見なすことができます。したがって、ブラックホールに落ち込む反粒子は、ブラックホールから出てきている粒子であり、時間を逆行していると考えることができます。粒子が元々粒子-反粒子ペアが現れた地点に達すると、重力場によって散乱され、時間を前に進めて移動します。 太陽の質量を持つブラックホールは、非常に遅い速度で粒子を漏らすため、検出することは不可能です。しかし、たとえば山の質量を持つはるかに小さなミニブラックホールが存在する可能性があります。これらは、宇宙が混沌として不規則だった初期の宇宙で形成されたかもしれません。山サイズのブラックホールは、約1000万メガワットの速度でX線やガンマ線を放出し、世界の電力供給を賄うのに十分なエネルギーを生み出します。しかし、ミニブラックホールを利用するのは簡単ではありません。発電所に保管することはできず、床を突き抜けて地球の中心に落ちてしまいます。このようなブラックホールを持っていた場合、唯一の方法は地球の周りを軌道で回らせることです。この質量のミニブラックホールを探している人々はいますが、これまでのところ見つかっていません。これは残念なことで、もし見つかっていれば、私はノーベル賞を受賞していたでしょう。 しかし、別の可能性として、私たちは時空の余剰次元でマイクロブラックホールを作成できるかもしれません。いくつかの理論によれば、私たちが経験する宇宙は、10次元または11次元の空間の中の4次元の表面に過ぎないとされています。映画『インターステラー』は、これがどのようなものかを示す一例です。私たちはこれらの余剰次元を見ることはできません。なぜなら、光はその中を伝播しないからです。 彼らを通じて、しかし私たちの宇宙の四次元を通じてのみ。重力は、しかしながら、追加の次元に影響を与え、私たちの宇宙よりもはるかに強くなるでしょう。これにより、追加の次元で小さなブラックホールを形成することがずっと容易になります。これをスイスのCERNにある大型ハドロン衝突型加速器（LHC）で観測することができるかもしれません。LHCは、27キロメートルの長さの円形トンネルで構成されています。2つの粒子ビームがこのトンネルを反対方向に回り、衝突するように作られています。いくつかの衝突は、マイクロブラックホールを生成するかもしれません。これらは、認識しやすいパターンで粒子を放射します。だから、もしかしたらノーベル賞を受賞できるかもしれません。[ノーベル賞は死後に授与されることはないので、残念ながらこの野望は実現しません。] ブラックホールから粒子が逃げると、ブラックホールは質量を失い、縮小します。これにより、粒子の放出率が増加します。最終的に、ブラックホールはすべての質量を失い、消えてしまいます。それでは、ブラックホールに落ちたすべての粒子や不運な宇宙飛行士には何が起こるのでしょうか？ブラックホールが消えたときに、彼らが再び現れることはできません。ブラックホールから出てくる粒子は、完全にランダムであり、落ちたものとは何の関係もないようです。落ちたものに関する情報は失われてしまうようで、質量の総量と回転の量を除いては、何も残らないようです。しかし、もし情報が失われるなら、これは科学の理解の核心を突く深刻な問題を引き起こします。200年以上にわたり、私たちは科学的決定論を信じてきました。つまり、科学の法則が宇宙の進化を決定するということです。もしブラックホールで本当に情報が失われるなら、私たちは未来を予測できなくなります。なぜなら、ブラックホールは任意の粒子の集合を放出する可能性があるからです。動作するテレビセットや、シェイクスピアの全作品の革装本が放出される可能性もありますが、そのような異常な放出の可能性は非常に低いです。むしろ、赤熱した金属の輝きのような熱放射を放出する可能性が高いです。ブラックホールから何が出てくるかを予測できないことはあまり重要ではないように思えるかもしれません。私たちの近くにはブラックホールはありません。しかし、これは原則の問題です。もし決定論、すなわち宇宙の予測可能性がブラックホールで崩壊するなら、他の状況でも崩壊する可能性があります。真空からの揺らぎとして現れ、一つの粒子の集合を吸収し、別の粒子を放出して再び真空に消える仮想的なブラックホールが存在するかもしれません。さらに悪いことに、もし決定論が崩壊すれば、私たちの過去の歴史も確かではなくなります。歴史書や私たちの記憶は単なる幻想かもしれません。過去が私たちに誰であるかを教えてくれます。過去がなければ、私たちは自分のアイデンティティを失ってしまいます。したがって、情報が本当にブラックホールで失われるのか、それとも原理的に回復可能なのかを明らかにすることは非常に重要でした。多くの科学者は情報が失われるべきではないと感じていましたが、何年もその情報を保存するためのメカニズムを提案する人はいませんでした。 この情報の喪失と見なされる現象は「情報パラドックス」として知られ、過去40年間にわたり科学者たちを悩ませてきました。そして今なお、理論物理学における最大の未解決問題の一つとして残っています。最近、重力と量子力学の統一に関する新たな発見がなされる中で、情報パラドックスの解決策に対する関心が再燃しています。これらの最近のブレークスルーの中心には、時空の対称性の理解があります。 もし重力が存在せず、時空が完全に平坦であったとしたら、それは特徴のない砂漠のようなものです。そのような場所には二種類の対称性があります。一つは「平行移動対称性」と呼ばれるもので、砂漠の中の一つの点から別の点に移動しても、何の変化も感じないでしょう。もう一つの対称性は「回転対称性」です。砂漠の中のどこかに立って回転を始めても、見えるものに違いはないはずです。これらの対称性は、物質が存在しない「平坦な」時空にも見られます。もしこの砂漠に何かを置くと、これらの対称性は破られます。たとえば、砂漠に山やオアシス、サボテンがあった場合、場所や方向によって見え方が異なるでしょう。時空も同様です。時空に物体を置くと、平行移動対称性と回転対称性が破られます。そして、時空に物体を導入することが重力を生み出すのです。 ブラックホールは、重力が強く、時空が激しく歪んでいる領域ですので、その対称性が破られることが予想されます。しかし、ブラックホールから離れるにつれて、時空の曲率は次第に小さくなります。ブラックホールから非常に遠く離れると、時空は平坦な時空に非常に似た形になります。1960年代に、ハーマン・ボンディ、A.W.ケネス・メッツナー、M.G.J.ファン・デル・バーグ、ライナー・ザックスは、物質から遠く離れた時空には「スーパー平行移動」として知られる無限の対称性が存在することを驚くべき発見をしました。これらの対称性のそれぞれは、「スーパー平行移動荷」という保存量に関連付けられています。保存量とは、システムが進化する際に変化しない量のことです。これらは、より馴染みのある保存量の一般化です。たとえば、時空が時間とともに変化しない場合、エネルギーは保存されます。時空が異なる空間の点で同じに見える場合、運動量は保存されます。スーパー平行移動の発見が特筆すべき点は、ブラックホールから遠く離れた場所に無限の数の保存量が存在することです。これらの保存法則は、重力物理学におけるプロセスに対する驚くべき洞察を与えました。 2016年、私は共同研究者のマルコム・ペリーとアンディ・ストロミンガーと共に、これらの新しい結果とそれに関連する保存量を用いて、情報パラドックスの可能な解決策を見つけるための研究を行っていました。 私たちは、ブラックホールの三つの明確な特性が質量、電荷、そして角運動量であることを知っています。これらは長い間理解されてきた古典的な特性です。しかし、ブラックホールはスーパートランスレーション電荷も持っています。つまり、ブラックホールには私たちが最初に考えていた以上に多くのことがあるのかもしれません。ブラックホールは「禿げている」わけでもなく、たった三本の「毛」しか持っていないわけでもなく、実際には非常に多くのスーパートランスレーションの「毛」を持っているのです。このスーパートランスレーションの「毛」は、ブラックホールの内部に何があるのかに関する情報の一部を符号化している可能性があります。これらのスーパートランスレーション電荷がすべての情報を含んでいるわけではないでしょうが、残りの情報は、スーパーローテーションと呼ばれる追加の対称性に関連した他の保存量、すなわちスーパーローテーション電荷によって説明されるかもしれません。これらはまだ十分に理解されていません。もしこれが正しければ、ブラックホールに関するすべての情報がその「毛」によって理解できるのであれば、情報の喪失はないかもしれません。これらの考えは、私たちの最近の計算によって確認されました。ストロミンガー、ペリー、私、そして大学院生のサシャ・ハコと共に、これらのスーパーローテーション電荷が任意のブラックホールの全エントロピーを説明できることを発見しました。量子力学は依然として成立しており、情報はブラックホールの地平線、つまりその表面に保存されています。ブラックホールは、依然としてその全体の質量、電気的電荷、そして事象の地平線の外側でのスピンによってのみ特徴づけられていますが、事象の地平線自体には、ブラックホールに落ちたものについての情報が含まれており、これらの三つの特性を超えた形で私たちに教えてくれます。人々はまだこれらの問題に取り組んでいるため、情報の逆説は未解決のままです。しかし、私は解決に向かって進んでいると楽観的に考えています。この分野に注目してください。 宇宙旅行者にとって、ブラックホールに落ちることは悪いニュースでしょうか？間違いなく悪いニュースです。もしそれが恒星質量のブラックホールであれば、地平線に達する前にスパゲッティのように引き伸ばされてしまうでしょう。一方、もしそれが超巨大ブラックホールであれば、地平線を楽に越えることができるでしょうが、特異点で存在を消されてしまうでしょう。 時間旅行は可能でしょうか？サイエンスフィクションでは、宇宙と時間の歪みは一般的です。銀河を迅速に旅するためや、時間を超えて移動するために使われます。しかし、今日のサイエンスフィクションはしばしば明日の科学的事実となります。では、時間旅行の可能性はどれくらいでしょうか？空間と時間が曲がったり歪んだりするという考えは、比較的新しいものです。2000年以上の間、ユークリッド幾何学の公理は自明なものと考えられていました。学校で幾何学を学ばされた方々はご存知かもしれませんが、これらの公理の一つの結果は、三角形の角の和が180度になるということです。しかし、昨世紀には、三角形の角の和が180度になる必要のない他の形の幾何学が可能であることに人々が気づき始めました。例えば、地球の表面を考えてみてください。 地球の表面で最も直線に近いものは「大円」と呼ばれるものです。大円は、2点間の最短経路であり、航空会社が利用するルートでもあります。さて、赤道、ロンドンを通る0度の経度線、バングラデシュを通る90度の東経線で構成される地球の表面上の三角形を考えてみましょう。この2つの経度線は赤道と直角、つまり90度で交わります。また、これらの経度線は北極で直角、すなわち90度で交わります。したがって、3つの直角を持つ三角形ができます。この三角形の角度の合計は270度であり、平面上の三角形の180度を明らかに超えています。鞍型の表面上に三角形を描くと、角度の合計は180度未満になることがわかります。地球の表面は「二次元空間」と呼ばれるものです。つまり、地球の表面上では、互いに直角の2つの方向に移動できます：北南または東西です。しかし、もちろん、これら2つの方向に直角の第3の方向、すなわち上下もあります。言い換えれば、地球の表面は三次元空間に存在しています。三次元空間は平坦です。つまり、ユークリッド幾何学に従います。三角形の角度の合計は180度です。しかし、地球の表面上を移動できる二次元の生物を想像することもできますが、彼らは上下の第3の方向を体験することができません。彼らは地球の表面が存在する平坦な三次元空間について知らないでしょう。彼らにとって、空間は曲がっており、幾何学は非ユークリッド的です。しかし、地球の表面に住む二次元の存在を考えることができるように、私たちが住む三次元空間が、私たちが見えない別の次元の球体の表面であると想像することもできます。もしその球体が非常に大きければ、空間はほぼ平坦であり、小さな距離においてはユークリッド幾何学が非常に良い近似となります。しかし、大きな距離ではユークリッド幾何学が崩れることに気づくでしょう。これを説明するために、大きな球の表面にペンキを塗る画家のチームを想像してみてください。ペンキの層の厚さが増すにつれて、表面積は増加します。もしその球が平坦な三次元空間にあれば、無限にペンキを追加し続けることができ、球はどんどん大きくなります。しかし、もし三次元空間が実際には別の次元の球体の表面であれば、その体積は大きいが有限です。ペンキの層を追加していくうちに、球は最終的に空間の半分を占めることになります。その後、画家たちは、ますます小さくなる領域に閉じ込められていることに気づくでしょう。そして、ほとんど全ての空間が球とそのペンキの層によって占められることになります。したがって、彼らは自分たちが平坦な空間ではなく、曲がった空間に住んでいることを理解するでしょう。 この例は、古代ギリシャ人が考えていたように、第一原理から世界の幾何学を導き出すことはできないことを示しています。代わりに、私たちが住んでいる空間を測定し、実験によってその幾何学を見つけ出さなければなりません。しかし、1854年にドイツのベルンハルト・リーマンが曲がった空間を記述する方法を開発したものの、それは60年間、単なる数学の一部に過ぎませんでした。抽象的に存在する曲がった空間を記述することはできましたが、私たちが住む物理的空間が曲がっている理由は見当たりませんでした。この理由が明らかになったのは1915年、アインシュタインが一般相対性理論を提唱したときです。一般相対性理論は、宇宙についての私たちの考え方を変革する大きな知的革命でした。それは曲がった空間だけでなく、曲がったまたは歪んだ時間についての理論でもあります。アインシュタインは1905年に、空間と時間が密接に結びついていることを認識し、特別相対性理論を生み出しました。これは空間と時間を互いに関連付けるものでした。出来事の位置を四つの数値で表すことができます。三つの数値は出来事の位置を示します。それはオックスフォードサーカスから北と東に何マイル、そして海面からの高さを示すことができます。より大きなスケールでは、銀河の緯度と経度、そして銀河の中心からの距離を示すこともできます。四つ目の数値は出来事の時間です。したがって、空間と時間を一緒に四次元の存在である「時空」として考えることができます。時空の各点は、空間と時間における位置を特定する四つの数値でラベル付けされます。このように空間と時間を時空に統合することは、もしそれらを一意に分離できるのであれば、かなり単純なことになるでしょう。つまり、各出来事の時間と位置を定義する唯一の方法があればということです。しかし、1905年にスイスの特許庁で事務員をしていたアインシュタインは、出来事が発生したと思われる時間と位置が、どのように動いているかによって異なることを示しました。これは、時間と空間が切り離せない関係にあることを意味しました。異なる観測者が出来事に割り当てる時間は、観測者が互いに動いていない場合には一致しますが、相対速度が速くなるほど不一致になります。したがって、ある観測者の時間が別の観測者の時間に対して逆行するためには、どれくらいの速さで移動する必要があるのかという疑問が生じます。その答えは次のリメリックに示されています： 「ワイト島の若い女性がいて、光よりもずっと速く旅をした。ある日出発し、相対的に、前の晩に到着した。」 したがって、時間旅行に必要なのは光よりも速く進む宇宙船だけです。残念ながら、同じ論文でアインシュタインは、宇宙船を加速するために必要なロケットの力が光速に近づくにつれてますます大きくなることを示しました。したがって、光速を超えるためには無限の力が必要になります。アインシュタインの1905年の論文は、過去への時間旅行を否定するものでした。 それはまた、他の星への宇宙旅行が非常に遅く、面倒なものであることを示唆していました。光速を超えられない場合、私たちから最も近い星への往復には少なくとも8年、銀河の中心までには約5万年かかることになります。もし宇宙船が光速に非常に近い速度で進むことができれば、船内の人々には銀河の中心への旅が数年しかかからなかったように思えるかもしれません。しかし、帰ってきたときには、知っていた人々が何千年も前に亡くなり、忘れ去られていたら、それはあまり慰めにはなりません。また、これはSF小説にとってもあまり良い材料ではないため、作家たちはこの難題を乗り越える方法を探さなければなりませんでした。 1915年、アインシュタインは重力の影響を、空間と時間が物質やエネルギーによって歪められていると仮定することで説明できることを示しました。この理論は一般相対性理論として知られています。実際、私たちは太陽の質量によって引き起こされる空間と時間の歪みを観測することができます。これは、太陽の近くを通過する光や電波のわずかな曲がりとして現れます。このため、太陽が地球と星や電波源の間にあるとき、星や電波源の見かけの位置がわずかにずれるのです。このずれは非常に小さく、約1/1000度、1マイルの距離で1インチの動きに相当します。それでも、このずれは非常に高い精度で測定でき、一般相対性理論の予測と一致しています。私たちは、空間と時間が歪んでいるという実験的証拠を持っています。私たちの周辺での歪みの程度は非常に小さいですが、これは太陽系内の重力場が弱いためです。しかし、ビッグバンやブラックホールのように非常に強い重力場が存在することも知っています。では、空間と時間はSFの要求に応じて、ハイパースペースドライブやワームホール、タイムトラベルのようなものを実現できるほど歪むことができるのでしょうか？一見すると、これらはすべて可能に思えます。例えば、1948年にクルト・ゲーデルは、すべての物質が回転している宇宙を表す一般相対性理論のアインシュタインの場の方程式の解を見つけました。この宇宙では、宇宙船で出発する前に戻ってくることが可能です。ゲーデルはプリンストンの高等研究所におり、アインシュタインも晩年をそこで過ごしました。彼は、算数のような一見単純なテーマにおいても、すべての真実を証明することができないことを証明したことでより有名でした。しかし、時間旅行を可能にする一般相対性理論に関する彼の証明は、アインシュタインを本当に動揺させました。アインシュタインはそれが不可能だと思っていたからです。現在、私たちはゲーデルの解が私たちが住む宇宙を表すことができないことを知っています。なぜなら、それは膨張していなかったからです。また、一般的に非常に小さいと考えられている「宇宙定数」と呼ばれる量に対してかなり大きな値を持っていました。しかし、その後、時間旅行を可能にする他の一見もっと合理的な解が見つかりました。 特に興味深いのは、弦理論として知られるアプローチからのもので、光速に非常に近いがわずかにそれを下回る速度で互いに動く2本の宇宙弦が含まれています。宇宙弦は理論物理学の驚くべきアイデアであり、サイエンスフィクション作家たちはあまり注目していないようです。その名の通り、宇宙弦は長さを持ちながらも非常に小さな断面を持つ「弦」のようなものです。実際には、宇宙弦は巨大な張力を受けているため、ゴムバンドに近いと言えます。その張力は約1000億億億トンにも及びます。太陽に付随する宇宙弦は、太陽をゼロから60に30分の1秒で加速させることができます。宇宙弦は突飛で純粋なサイエンスフィクションのように聞こえるかもしれませんが、ビッグバンの直後の非常に初期の宇宙で形成された可能性があるという良い科学的理由があります。これほどの張力を受けているため、ほぼ光速に加速することが期待されるかもしれません。ゲーデル宇宙と高速で動く宇宙弦の時空が共通しているのは、どちらも非常に歪んで曲がった状態から始まり、時空が自己に戻るため、過去への旅行が常に可能であったという点です。神がそのような歪んだ宇宙を創造したかもしれませんが、私たちにはその証拠はありません。宇宙はビッグバンで始まり、過去への旅行を可能にするような歪みはなかったというのがすべての証拠です。宇宙の始まり方を変えることができない以上、時間旅行が可能かどうかの問題は、時空をどれだけ歪めることができるか、つまり過去に戻ることができるかどうかの問題です。これは重要な研究テーマだと思いますが、クレイジーだとレッテルを貼られないように注意が必要です。時間旅行に関する研究助成金の申請を行った場合、すぐに却下されるでしょう。どの政府機関も、時間旅行のような突飛なことに公的資金を使っていると見られることはできません。そのため、閉じた時間的曲線のような技術的な用語を使う必要があります。これは時間旅行の暗号です。しかし、これは非常に真剣な問題です。一般相対性理論は時間旅行を許可することができますが、私たちの宇宙ではそれが可能なのでしょうか？もしそうでないなら、なぜでしょうか？時間旅行に密接に関連するのは、空間の一地点から別の地点へ迅速に移動する能力です。先ほど述べたように、アインシュタインは宇宙船を光速を超えて加速させるには無限のロケットパワーが必要だと示しました。したがって、銀河の片側からもう一方に合理的な時間内に移動する唯一の方法は、時空を非常に歪めて小さなチューブやワームホールを作ることのようです。これにより、銀河の両側を接続し、一方からもう一方へ、そして戻るためのショートカットとして機能します。友人たちがまだ生きている間に移動できるのです。このようなワームホールは、未来の文明の能力の範囲内であると真剣に提案されています。しかし、もし銀河の片側からもう一方に1、2週間で移動できるなら、別のワームホールを通って戻り、出発する前に到着することも可能です。 単一のワームホールを使えば、時間を遡ることさえ可能です。そのためには、ワームホールの両端が相対的に動いている必要があります。ワームホールを作るためには、通常の物質が時空を歪めるのとは反対の方法で時空を歪める必要があることが示されています。普通の物質は、地球の表面のように時空を自身に戻すように曲げます。しかし、ワームホールを作るためには、鞍の表面のように時空を反対に歪める物質が必要です。これは、宇宙が時間旅行を可能にするように歪んで始まらなかった場合、過去への旅行を可能にするために時空を歪める他の方法にも当てはまります。必要なのは、負の質量と負のエネルギー密度を持つ物質で、要求されるように時空を歪めることです。 エネルギーは、お金に似ています。プラスの銀行残高があれば、さまざまな方法で分配できます。しかし、最近まで信じられていた古典的な法則によれば、エネルギーのオーバードラフトは許可されていませんでした。したがって、これらの古典的な法則は、時間旅行を可能にするために宇宙を必要な方法で歪めることができないことを示していました。しかし、古典的な法則は量子理論によって覆されました。量子理論は、一般相対性理論とは別の宇宙観におけるもう一つの大きな革命です。量子理論はより柔軟で、1つまたは2つのアカウントでオーバードラフトを持つことを許可します。もし銀行も同じように寛容であれば良いのですが。言い換えれば、量子理論は、他の場所でエネルギー密度がプラスである限り、ある場所でエネルギー密度がマイナスであることを許可します。 量子理論がエネルギー密度をマイナスにすることを許可できる理由は、不確定性原理に基づいているからです。この原理は、粒子の位置や速度のような特定の量が、両方とも明確な値を持つことはできないと述べています。粒子の位置がより正確に定義されるほど、その速度の不確実性は大きくなり、逆もまた然りです。不確定性原理は、電磁場や重力場のような場にも適用されます。これにより、これらの場は、私たちが空っぽだと考える空間においても、正確にゼロになることはできないことが示唆されます。もしそれらが正確にゼロであれば、その値はゼロである明確な位置と、ゼロである明確な速度を持つことになります。これは不確定性原理の違反です。したがって、場は一定の最小限の変動を持たなければなりません。 これらのいわゆる真空の変動を、突然現れ、離れ、再び戻ってきて互いに消滅する粒子と反粒子のペアとして解釈することができます。これらの粒子—反粒子ペアは、粒子検出器で直接測定できないため、仮想的であると言われています。しかし、その影響を間接的に観察することは可能です。その一つの方法が、カシミール効果と呼ばれるものです。短い距離で平行な金属板が2枚あると想像してください。これらの板は、仮想粒子と反粒子のミラーのように機能します。 これは、プレートの間の領域がオルガンパイプのようなものであり、特定の共鳴周波数の光波しか通さないことを意味します。その結果、プレートの間には外部に比べてわずかに異なる数の真空揺らぎや仮想粒子が存在します。外部では真空揺らぎが任意の波長を持つことができるのに対し、プレートの間ではそうではありません。このプレート間の仮想粒子の数の違いは、プレートの片側がもう片側に比べてあまり圧力をかけないことを意味します。したがって、プレートを押しつけるわずかな力が働いています。この力は実験的に測定されています。つまり、仮想粒子は実際に存在し、現実の影響を生み出しています。プレートの間には仮想粒子や真空揺らぎが少ないため、エネルギー密度は外部の領域よりも低くなります。しかし、プレートから遠く離れた空間のエネルギー密度はゼロでなければなりません。そうでなければ、時空が歪み、宇宙はほぼ平坦ではなくなってしまいます。したがって、プレートの間のエネルギー密度は負でなければなりません。このように、光の曲がりから時空が曲がっているという実験的証拠があり、カシミール効果からはそれを負の方向に歪めることができるという確認があります。科学と技術が進むにつれて、ワームホールを構築したり、他の方法で時空を歪めて過去に旅することができるようになるかもしれません。もしそうなれば、多くの疑問や問題が生じます。その一つは、もし未来にタイムトラベルが可能なら、なぜ誰も未来から戻ってきてその方法を教えてくれないのかということです。たとえ私たちを無知のままにしておく合理的な理由があったとしても、人間の本性を考えると、誰かが自慢してタイムトラベルの秘密を教えてくれないとは信じがたいです。もちろん、未来からの訪問者がすでにいると主張する人もいます。彼らは、UFOが未来から来ており、政府がそれを隠蔽し、訪問者が持っている科学的知識を独占していると主張します。私が言えるのは、もし政府が何かを隠しているのなら、彼らはエイリアンから有用な情報を引き出すのが下手だということです。私は陰謀論には懐疑的で、失敗理論の方が可能性が高いと考えています。UFOの目撃情報はすべてが異星人によるものとは言えません。なぜなら、それらは相互に矛盾しているからです。しかし、いくつかが間違いや幻覚であると認めるなら、未来からの訪問者や銀河の反対側からの人々が訪れている可能性よりも、すべてが間違いである可能性の方が高いのではないでしょうか？もし彼らが本当に地球を植民地化したり、何らかの危険を警告したいのであれば、彼らはかなり効果的ではありません。タイムトラベルと未来からの訪問者がいないという事実を調和させる可能性のある方法は、そのような旅行が未来にのみ起こることができると言うことです。 この見解では、私たちの過去の時空は固定されていると言えるでしょう。なぜなら、私たちはそれを観察し、過去に遡る旅行を可能にするほどには歪んでいないことを確認しているからです。一方で、未来は開かれています。したがって、私たちは未来において時空を十分に歪めることができるかもしれません。しかし、私たちが時空を歪められるのは未来だけなので、現在やそれ以前の時点に戻ることはできません。この考え方は、未来からの観光客に襲われていない理由を説明しますが、それでも多くの逆説を残します。たとえば、ロケットに乗って出発する前に戻ってくることができるとしたら、出発する前にロケットを打ち上げ台で爆破することを防ぐものは何でしょうか？あるいは、そもそも出発しないように自分を妨げることはできるのでしょうか？この逆説には、あなたが生まれる前に両親を殺すというような他のバージョンもありますが、基本的には同じことです。解決策は二つ考えられます。一つは、私が「一貫した歴史アプローチ」と呼ぶものです。これは、たとえ時空が過去に遡る旅行を可能にするほど歪んでいても、物理学の方程式の一貫した解を見つけなければならないと言います。この見解では、過去に旅行するためにロケットに乗り出すことはできず、すでに戻ってきて打ち上げ台を爆破できなかった場合に限ります。これは一貫した考え方ですが、私たちが完全に決定論的であることを意味し、自由意志がないことを示唆します。 もう一つの可能性は、私が「代替歴史アプローチ」と呼ぶものです。これは物理学者デイビッド・ドイッチュによって支持されており、『バック・トゥ・ザ・フューチャー』の創作者が考えていたことのようです。この見解では、ある代替歴史においては、ロケットが出発する前に未来からの帰還はなく、したがって爆破される可能性もありません。しかし、旅行者が未来から戻ると、彼は別の代替歴史に入ります。この歴史では、人類が宇宙船を建造するために大きな努力をしますが、打ち上げ予定の直前に銀河の反対側から似たような宇宙船が現れ、それを破壊します。デイビッド・ドイッチュは、物理学者リチャード・ファインマンによって導入された「歴史の総和」概念から代替歴史アプローチへの支持を主張しています。この考え方は、量子理論によれば宇宙には唯一の歴史だけでなく、すべての可能な歴史が存在し、それぞれに確率があるというものです。中東に永続的な平和がある可能性のある歴史も存在するはずですが、その確率は低いかもしれません。いくつかの歴史では、時空が非常に歪んでいるため、ロケットのような物体が過去に遡ることができるでしょう。しかし、各歴史は完全で自己完結しており、曲がった時空だけでなく、その中の物体も描写しています。したがって、ロケットは再び回ってきたときに別の代替歴史に移行することはできません。それは依然として自己一貫性を持たなければならない同じ歴史の中にいるのです。 したがって、ドイツが主張することにもかかわらず、歴史の総和のアイデアは代替歴史の考え方ではなく、一貫した歴史の仮説を支持していると思います。したがって、私たちは一貫した歴史のイメージにとどまっているようです。しかし、もし時空が非常に歪んでいてマクロな領域で時間旅行が可能な歴史の確率が非常に小さいのであれば、決定論や自由意志に関する問題は必ずしも伴わないかもしれません。これが私が「時間の保護仮説」と呼ぶものです：物理法則はマクロなスケールでの時間旅行を防ぐように働いているのです。どうやら、時空が過去に旅行するのを許すほどに歪むと、仮想粒子が閉じた軌道に沿ってほぼ実在の粒子になることができるようです。仮想粒子の密度とそのエネルギーは非常に大きくなります。これは、これらの歴史の確率が非常に低いことを意味します。したがって、歴史家のために世界を安全に保つ「時間の保護機関」が働いている可能性があるようです。しかし、時空の歪みについてのこのテーマはまだ初期段階にあります。一般相対性理論と量子理論を統一するための最良の希望であるM理論という統一的な弦理論によれば、時空は私たちが経験する4次元だけでなく、11次元を持つべきだとされています。アイデアとしては、これらの11次元のうち7次元は非常に小さな空間に巻き込まれているため、私たちはそれに気づかないというものです。一方、残りの4つの方向は比較的平坦で、私たちが呼ぶ時空です。このイメージが正しければ、4つの平坦な方向が7つの非常に曲がった方向と混ざり合うように配置できるかもしれません。それが何を引き起こすのかはまだわかりませんが、興味深い可能性を開きます。結論として、私たちの現在の理解によれば、迅速な宇宙旅行や時間旅行は排除できません。それらは大きな論理的問題を引き起こすでしょうから、人々が過去に戻って親を殺すのを防ぐための「時間の保護法」があることを願いましょう。しかし、サイエンスフィクションファンは失望する必要はありません。M理論には希望があります。時間旅行者のためにパーティーを開く意味はあるのでしょうか？誰かが来てくれることを期待しますか？2009年、私はケンブリッジのゴンビル・アンド・カイウス・カレッジで時間旅行に関する映画のために時間旅行者のためのパーティーを開きました。本物の時間旅行者だけが来るように、パーティーの後に招待状を送ることにしました。パーティーの日、私はカレッジで座って期待していましたが、誰も来ませんでした。がっかりしましたが、驚きはしませんでした。なぜなら、一般相対性理論が正しく、エネルギー密度が正であれば、時間旅行は不可能であることを示していたからです。もし私の仮定の一つが間違っていたら、私は喜んでいたでしょう。 私たちは地球で生き残ることができるのでしょうか？ 2018年1月、原子科学者協会の機関誌が、私たちの惑星が直面している軍事的または環境的な大惨事の切迫度を示す「終末時計」を真夜中までの残り2分に進めました。この時計には興味深い歴史があります。1947年に始まり、原子時代が始まったばかりの頃でした。マンハッタン計画の主任科学者であるロバート・オッペンハイマーは、1945年7月に起きた初の原爆実験について、「私たちは世界が以前とは同じではなくなることを知っていた。数人は笑い、数人は泣き、大多数は沈黙していた。私はヒンドゥー教の聖典『バガヴァット・ギーター』の一節を思い出した。『今、私は死となり、世界を破壊する者となった。』」と後に語っています。 1947年、時計は真夜中までの残り7分に設定されましたが、現在はそれ以来、冷戦初期を除いて最も終末に近い状態です。この時計とその動きはもちろん完全に象徴的なものですが、ドナルド・トランプの選出によって促された他の科学者からのこのような警告は真剣に受け止めるべきだと感じています。時計の存在や、人類のための時間が刻一刻と迫っているという考えは現実的なのでしょうか、それとも警告的なものなのでしょうか？その警告はタイムリーなのでしょうか、それとも時間の無駄なのでしょうか？ 私は時間に非常に個人的な関心を持っています。まず第一に、私のベストセラー本『時間の簡潔な歴史』があり、これが私が科学界の枠を超えて知られる主な理由です。したがって、私が時間の専門家であると想像する人もいるかもしれませんが、もちろん最近では専門家であることが必ずしも良いことではないこともあります。第二に、21歳の時に医者から「あと5年の命」と告げられ、2018年に76歳を迎えた私は、別の意味で、より個人的な時間の専門家でもあります。私は時間の経過を不快に、そして鋭く意識しており、与えられた時間が「借りたもの」として生きてきました。私の記憶の中で、私たちの世界はこれまで以上に政治的に不安定であることは疑いの余地がありません。多くの人々が経済的にも社会的にも取り残されていると感じています。その結果、彼らは政府の経験が限られ、危機の際に冷静な判断を下す能力がまだ試されていないポピュリスト、あるいは少なくとも人気のある政治家に目を向けています。これは、無頓着または悪意のある力が終末を引き起こす可能性が高まる中で、終末時計を危機的なポイントに近づけるべきだということを示唆しています。地球は多くの脅威にさらされており、ポジティブでいることが難しいです。脅威はあまりにも大きく、数も多すぎます。まず第一に、地球は私たちにとってあまりにも小さくなっています。私たちの物理的資源は驚くべき速さで枯渇しています。私たちは地球に気候変動という災厄の贈り物を与えてしまいました。 気温の上昇、極地の氷冠の減少、森林伐採、過剰人口、病気、戦争、飢饉、水不足、動物種の絶滅。これらはすべて解決可能な問題ですが、これまでのところ解決されていません。地球温暖化は私たち全員が引き起こしています。私たちは車や旅行、より良い生活水準を求めています。しかし、問題は、人々が何が起こっているのかを理解する頃には、手遅れになっているかもしれないということです。私たちは第二の核時代と前例のない気候変動の時代の瀬戸際に立っています。科学者たちは再び、公衆に情報を提供し、人類が直面している危険について指導者に助言する特別な責任があります。科学者として、私たちは核兵器の危険性とその壊滅的な影響を理解しており、人間の活動や技術が気候システムに与える影響が、地球上の生命を永遠に変えてしまう可能性があることを学んでいます。世界の市民として、私たちはその知識を共有し、日々私たちが直面している不必要なリスクについて公衆に警告する義務があります。政府や社会が今行動を起こさなければ、核兵器を無効化し、さらなる気候変動を防ぐために、私たちは大きな危険に直面することになると予見しています。その一方で、同じ政治家たちが人為的な気候変動の現実、あるいはそれを逆転させる人間の能力を否定しているのが現状です。私たちの世界が一連の重大な環境危機に直面しているまさにその時に。危険なのは、地球温暖化が自己持続的なものになってしまう可能性があることです。すでにそうなっているかもしれません。北極と南極の氷冠の融解は、宇宙に反射される太陽エネルギーの割合を減少させ、さらなる温度上昇を引き起こします。気候変動はアマゾンや他の熱帯雨林を死滅させ、二酸化炭素を大気から除去する主要な手段の一つを失わせる可能性があります。海水温の上昇は、大量の二酸化炭素の放出を引き起こすかもしれません。これらの現象はどちらも温室効果を増大させ、地球温暖化を悪化させるでしょう。これらの影響が進行すれば、私たちの気候は金星のようになってしまうかもしれません。250度の高温で硫酸が降る、持続不可能な人間の生活が待っています。私たちは1997年に採択された国際的な合意である京都議定書を超えて、今すぐに二酸化炭素排出を削減する必要があります。技術はあります。必要なのは政治的意志だけです。私たちは無知で無思考な存在になりがちです。歴史の中で同様の危機に直面したとき、通常は他に植民地化する場所がありました。1492年にコロンブスが新世界を発見したときのように。しかし今、新しい世界はありません。角を曲がればユートピアがあるわけでもありません。私たちはスペースが不足しており、行くべき場所は他の世界だけです。宇宙は暴力的な場所です。星は惑星を飲み込み、超新星は宇宙を横切って致命的な光線を放ち、ブラックホールは互いに衝突し、小惑星は時速数百マイルで飛び交っています。確かに、これらの現象は宇宙を魅力的に聞こえなくさせますが、だからこそ私たちは留まるのではなく、宇宙に挑戦すべきなのです。 小惑星の衝突は、私たちが防ぐ手段を持たない脅威です。最後に大きな衝突が起きたのは約6600万年前で、それが恐竜を絶滅させたと考えられています。そして、再びそのような衝突が起こることは避けられません。これはSFの話ではなく、物理学と確率の法則によって保証されています。現在、人類にとって最大の脅威はおそらく核戦争です。私たちはその危険をかなり忘れてしまっています。ロシアとアメリカはもはやそう簡単に引き金を引くことはありませんが、事故が起きたり、テロリストがこれらの国がまだ保有している武器を手に入れたりすることを考えてみてください。そして、核兵器を持つ国が増えるほど、そのリスクは高まります。冷戦が終わった後でも、私たちを何度も殺すことができるだけの核兵器が蓄積されており、新たな核保有国が不安定さを増す要因となります。時間が経つにつれて核の脅威は減少するかもしれませんが、他の脅威が発展するため、私たちは警戒を怠ってはいけません。いずれにせよ、私は核の対立か環境の大惨事が今後1000年のうちに地球を傷つけることはほぼ避けられないと考えています。地質学的な時間で見れば、それはほんの一瞬の出来事です。その頃には、私たちの巧妙な種族が地球の束縛から解放され、災害を乗り越える方法を見つけていることを願っています。しかし、もちろん、地球に住む他の数百万の種には同じことができないかもしれず、それは私たち人類の良心に重くのしかかるでしょう。私たちは地球上の未来に対して無謀な無関心で行動していると思います。現時点では他に行く場所はありませんが、長い目で見れば、人類はすべての卵を一つのバスケット、あるいは一つの惑星に入れておくべきではありません。私たちが地球から脱出する方法を学ぶ前に、そのバスケットを落とさないことを願っています。しかし、私たちは本質的に探検者です。好奇心に駆り立てられています。これは人間特有の資質です。この好奇心が探検者を地球が平らではないことを証明するために送り出し、同じ本能が私たちを思考の速さで星々へと向かわせ、実際にそこへ行くよう促します。そして、月面着陸のような大きな飛躍を遂げるたびに、人類は高められ、人々や国々が結束し、新たな発見や技術がもたらされます。地球を離れるには、全世界が協力する必要があります — 誰もが参加すべきです。1960年代の宇宙旅行の初期の興奮を再燃させる必要があります。技術はほぼ手の届くところにあります。他の太陽系を探査する時が来ました。広がることが、私たち自身から救ってくれる唯一の方法かもしれません。私は人類が地球を離れる必要があると確信しています。もし留まれば、私たちは滅亡の危険にさらされます。では、宇宙探査への希望を超えて、未来はどのようなものになるのでしょうか、そして科学はどのように私たちを助けてくれるのでしょうか。未来の科学の一般的なイメージは、スタートレックのようなSFシリーズに描かれています。スタートレックの製作者たちは、私が参加するように説得しましたが、それは難しいことではありませんでした。その出演はとても楽しかったのですが、私はそれを真剣なポイントを伝えるために言及します。 H.G.ウェルズ以降、私たちに示されてきた未来のビジョンは、ほとんどが本質的に静的なものでした。それらは、科学、技術、政治組織の面で、私たちの社会よりもはるかに進んだ社会を描いています（政治組織については、さほど難しくないかもしれません）。今からその未来までの間には、大きな変化があり、それに伴う緊張や混乱があったはずです。しかし、未来を示される頃には、科学、技術、社会の組織はほぼ完璧なレベルに達していると考えられています。この描写には疑問を感じており、果たして私たちは科学と技術の最終的な安定状態に到達することができるのかと問いかけています。最後の氷河期以降の約1万年の間、人類は常に一定の知識と固定された技術の状態にあったことはありません。ローマ帝国の崩壊後に「暗黒時代」と呼ばれたような後退もありましたが、私たちの生命を維持し、自らを養うための技術的能力を示す世界の人口は、いくつかの波乱を経ながらも着実に増加してきました。過去200年の間には、成長が時には指数関数的であり、世界の人口は10億から約76億に跳ね上がりました。最近の技術発展の他の指標としては、電力消費量や科学論文の数がありますが、これらもほぼ指数関数的な成長を示しています。実際、私たちは今や非常に高い期待を抱いており、一部の人々は政治家や科学者に裏切られたと感じています。なぜなら、私たちはまだ未来のユートピア的ビジョンを達成していないからです。例えば、映画『2001年宇宙の旅』では、月に基地を持ち、木星への有人飛行を行う様子が描かれています。科学と技術の発展が近い将来に劇的に鈍化し、止まる兆しは見られません。確かに『スタートレック』の時代までは、あと約350年しかありません。しかし、現在の成長率が次の千年にわたって続くことはありません。2600年には、世界の人口が肩を寄せ合い、電力消費が地球を赤熱させることになるでしょう。現在の出版ペースで新刊を積み重ねると、列の終わりに追いつくためには時速90マイルで移動しなければならないでしょう。もちろん、2600年には新しい芸術的および科学的な作品は、物理的な本や論文ではなく、電子的な形で登場するでしょう。それでも、もし指数関数的な成長が続けば、私のような理論物理学の分野では、1秒間に10本の論文が発表され、読む時間がなくなってしまいます。明らかに、現在の指数関数的成長は無限には続かないでしょう。では、どうなるのでしょうか？一つの可能性は、核戦争のような災害によって自らを滅ぼしてしまうことです。完全に自滅しなくても、私たちが野蛮で残虐な状態に陥る可能性もあります。『ターミネーター』の冒頭シーンのように。次の千年で、私たちは科学と技術をどのように発展させていくのでしょうか？ これは非常に難しい質問です。しかし、私の予測を述べてみたいと思います。次の100年についてはある程度の確率で正しいかもしれませんが、ミレニアムの残りの部分については大胆な推測になります。私たちの現代的な科学の理解は、北アメリカのヨーロッパ人による入植とほぼ同じ時期に始まり、19世紀の終わりには、現在「古典的法則」として知られているもので宇宙を完全に理解できるかのように思われました。しかし、20世紀に入ると、観測がエネルギーが「量子」と呼ばれる離散的なパケットで構成されていることを示し、マックス・プランクや他の科学者たちによって「量子力学」と呼ばれる新しい理論が形成されました。これにより、物事には一つのユニークな歴史があるのではなく、各々に確率を持つあらゆる可能な歴史が存在するという、まったく異なる現実の姿が提示されました。個々の粒子に目を向けると、可能な粒子の歴史には光速を超える経路や、さらには時間を遡る経路が含まれなければなりません。しかし、時間を遡る経路は、単に天使が針の上で踊っているようなものではありません。これらには実際の観測結果に影響を与える現実的な意味があります。私たちが「空」と考えるものさえ、空間と時間の中で閉じたループを描いて動く粒子で満ちています。つまり、ループの一方では時間の前方に進み、もう一方では時間の後方に進むのです。厄介なことに、空間と時間には無限の点が存在するため、無限の数の粒子の閉じたループが存在します。そして、無限の数の閉じたループは無限のエネルギーを持ち、空間と時間を一点に巻き込んでしまいます。このような奇妙なことを考えた科学小説もありませんでした。この無限のエネルギーに対処するには、非常に創造的な計算が必要であり、過去20年間の理論物理学の多くの研究は、空間と時間の中の無限の閉じたループが互いに完全に打ち消し合う理論を探し求めてきました。そうすれば、量子理論とアインシュタインの一般相対性理論を統一し、宇宙の基本法則の完全な理論を達成できるでしょう。次のミレニアムにこの完全な理論を発見する可能性はどのくらいでしょうか？私は非常に良いと思いますが、私は楽観主義者です。1980年には、次の20年で完全な統一理論を発見する確率は50-50だと考えていました。それ以来、私たちは驚くべき進展を遂げてきましたが、最終理論は依然として同じ距離にあるようです。物理学の聖杯は常に私たちの手の届かないところにあるのでしょうか？私はそうは思いません。20世紀の初めには、私たちは古典物理学のスケールで自然の働きを理解しており、その精度は約100分の1ミリメートルまででした。世紀の最初の30年間における原子物理学の研究は、私たちの理解を100万分の1ミリメートルの長さまで深めました。それ以来、 核物理学や高エネルギー物理学の研究は、私たちをさらに10億分の1という小さな長さのスケールへと導いてきました。構造を発見することは、ますます小さな長さのスケールで無限に続けられるように思えるかもしれません。しかし、ロシアの入れ子人形のように、この系列には限界があります。最終的には、これ以上分解できない最小の人形にたどり着くのです。物理学において、その最小の人形はプランク長と呼ばれ、1ミリメートルを100,000兆兆兆で割った長さです。私たちは、そのような小さな距離を探ることができる粒子加速器を建設することはできません。それらは太陽系よりも大きくなければならず、現在の財政状況では承認される可能性は低いでしょう。しかし、私たちの理論には、もっと控えめな装置でテストできる結果があります。実験室でプランク長まで探ることはできませんが、ビッグバンを研究することで、地球上で達成できるよりも高いエネルギーと短い長さのスケールで観測的証拠を得ることができます。しかし、大部分は、私たちは数学的な美しさと一貫性に頼って、すべての理論の究極的な形を見つけなければならないでしょう。私たちが宇宙を支配する基本法則についての知識が進化し、基本的には静的なレベルに達するというスタートレックの未来のビジョンは実現するかもしれません。しかし、これらの法則の利用において、私たちが安定した状態に達することはないと思います。究極の理論は、私たちが生み出すことのできるシステムの複雑さに制限を設けることはなく、私はこの複雑さの中に次の千年の最も重要な発展があると考えています。私たちが持っている中で最も複雑なシステムは、私たち自身の身体です。生命は、約40億年前に地球を覆っていた原始の海で誕生したようです。これがどのように起こったのかはわかりません。おそらく、原子同士のランダムな衝突が自己複製できる高分子を形成し、より複雑な構造に組み立てられたのかもしれません。私たちが知っているのは、約35億年前には非常に複雑な分子であるDNAが出現したということです。DNAは地球上のすべての生命の基盤です。DNAは、1953年にケンブリッジのキャベンディッシュ研究所でフランシス・クリックとジェームズ・ワトソンによって発見された、螺旋階段のような二重らせん構造を持っています。二重らせんの二本の鎖は、螺旋階段の踏み板のように、窒素塩基の対によって結びついています。窒素塩基には4種類あり、シトシン、グアニン、アデニン、チミンがあります。異なる窒素塩基が螺旋階段に沿って並ぶ順序が、DNA分子がその周りに生物を組み立て、自己複製するための遺伝情報を運んでいます。DNAが自分自身のコピーを作る際、螺旋の中の窒素塩基の順序に偶発的なエラーが生じることがありました。ほとんどの場合、コピーの間違いはDNAが自己複製できなくなる原因となります。このような遺伝的エラー、または突然変異と呼ばれるものは、消えていくことになります。 しかし、いくつかのケースでは、エラーや突然変異がDNAの生存と再生産の可能性を高めることがあります。したがって、窒素塩基の配列に含まれる情報量は徐々に進化し、複雑さが増していきます。この突然変異の自然選択は、1858年にケンブリッジのチャールズ・ダーウィンによって初めて提唱されましたが、彼はそのメカニズムを理解していませんでした。生物の進化は基本的にすべての遺伝的可能性の空間におけるランダムウォークであるため、非常に遅いものです。DNAにコードされている情報の複雑さ、つまりビット数は、分子内の窒素塩基の数によって大まかに示されます。各ビットの情報は、はい/いいえの質問への答えと考えることができます。最初の20億年ほどの間、複雑さの増加率はおおよそ100年ごとに1ビットの情報が増える程度だったと考えられます。DNAの複雑さの増加率は、過去数百万年の間に徐々に上昇し、現在では年間約1ビットに達しています。しかし、今私たちは、生物進化の遅いプロセスを待たずにDNAの複雑さを増加させることができる新しい時代の始まりにいます。過去1万年の間に人間のDNAには比較的少ない変化がありましたが、次の千年の間に完全に再設計できる可能性が高いです。もちろん、多くの人々は人間に対する遺伝子工学は禁止されるべきだと言うでしょう。しかし、私は彼らがそれを防ぐことができるとは思えません。植物や動物に対する遺伝子工学は経済的理由から許可されるでしょうし、誰かが人間に対して試みることは避けられません。全体主義的な世界秩序がない限り、どこかで改良された人間が設計されることになるでしょう。明らかに、改良された人間の開発は、改良されていない人間に対して大きな社会的および政治的問題を引き起こすでしょう。私は人間の遺伝子工学を良いこととして推奨しているわけではなく、望むと望まざるとにかかわらず、次の千年の間にそれが起こる可能性が高いと言っているのです。だからこそ、私は『スタートレック』のようなサイエンスフィクションを信じていません。そこでは人々が350年後も本質的に同じであると描かれています。私は人類とそのDNAがかなり急速に複雑さを増していくと考えています。ある意味で、人類は周囲のますます複雑な世界に対処し、宇宙旅行のような新しい挑戦に応えるために、精神的および身体的な資質を向上させる必要があります。また、生物システムが電子システムに先んじるためにも、複雑さを増す必要があります。現時点では、コンピュータは速度の面で優位性を持っていますが、知性の兆候は見せていません。これは驚くべきことではありません。なぜなら、現在のコンピュータは、知的能力で知られていないミミズの脳よりも複雑さが劣るからです。しかし、コンピュータは大まかに言えばムーアの法則に従っており、これは彼らの速度と複雑さが18か月ごとに倍増することを示しています。このような指数関数的成長は明らかに無限に続くことはできず、実際にはすでに減速し始めています。 しかし、改善の急速なペースは、おそらくコンピュータが人間の脳と同じくらいの複雑さを持つようになるまで続くでしょう。中には、コンピュータは本当の知性を示すことは決してできないと言う人もいますが、私には非常に複雑な化学分子が人間の中で知性を生み出すことができるなら、同じくらい複雑な電子回路もコンピュータを知的に動かすことができるように思えます。そして、もしそれらが知的であれば、さらに大きな複雑さと知性を持つコンピュータを設計することもできるでしょう。だからこそ、私は先進的で一定の未来というサイエンスフィクションの描写を信じていません。むしろ、私は生物学的および電子的な領域の両方で複雑さが急速に増加することを期待しています。次の100年間で大きな変化は起こらないでしょうが、それが予測できる範囲です。しかし、次の千年の終わりには、もしそこにたどり着ければ、変化は根本的なものになるでしょう。リンカーン・ステッフェンスはかつて「私は未来を見た、それは機能する」と言いました。彼は実際にはソビエト連邦について話していましたが、今ではそれがあまりうまく機能しなかったことが分かっています。それでも、私は現在の世界秩序には未来があると考えていますが、それは非常に異なるものになるでしょう。この惑星の未来に対する最大の脅威は何でしょうか？小惑星の衝突は、私たちに防御手段がない脅威です。しかし、最後の大きな小惑星の衝突は約6600万年前に起こり、恐竜を絶滅させました。より即時的な危険は、制御不能な気候変動です。海の温度の上昇は氷冠を溶かし、大量の二酸化炭素を放出させるでしょう。この両方の影響により、私たちの気候は金星のようになり、温度は摂氏250度に達するかもしれません。 **宇宙を植民地化すべきか？** なぜ私たちは宇宙に行くべきなのでしょうか？月の岩石を手に入れるために、なぜそんなに多くの努力とお金を費やす必要があるのでしょうか？地球上にはもっと良い目的があるのではないでしょうか？明白な答えは、そこにあるからです。地球を離れないことは、無人島に漂流した人々が脱出を試みないようなものです。私たちは太陽系を探査して、人間が住める場所を見つける必要があります。ある意味、状況は1492年以前のヨーロッパに似ています。人々はコロンブスを無駄な冒険に送り出すのはお金の無駄だと主張したかもしれません。しかし、新世界の発見は旧世界に深い影響を与えました。考えてみてください、ビッグマックやKFCは存在しなかったかもしれません。宇宙に広がることは、さらに大きな影響をもたらすでしょう。それは人類の未来を完全に変え、私たちに未来があるかどうかを決定づけるかもしれません。それは地球上の即時的な問題を解決するものではありませんが、それに対する新しい視点を与え、内向きではなく外向きに目を向けさせるでしょう。希望的には、共通の課題に立ち向かうために私たちを団結させるでしょう。これは長期的な戦略であり、私が言う長期とは数百年、あるいは数千年を意味します。私たちは30年以内に月に基地を持ち、50年で火星に到達し、200年で外惑星の衛星を探査することができるでしょう。 「到達」という言葉は、人間が乗った宇宙船でのことを指しています。私たちはすでに火星でローバーを走らせ、土星の衛星タイタンに探査機を着陸させましたが、人類の未来を考えるなら、私たち自身がそこに行かなければなりません。宇宙に行くことは安くはありませんが、世界の資源のほんの一部で済むでしょう。NASAの予算は、アポロ計画の時代から実質的にはほぼ一定ですが、1970年のアメリカのGDPの0.3%から、2017年には約0.1%に減少しました。たとえ国際的な予算を20倍に増やしたとしても、宇宙に行くための本格的な努力をするには、世界のGDPのほんの一部に過ぎません。気候変動や汚染といった地球上の問題を解決するためにお金を使う方が良いと主張する人もいるでしょうが、私は気候変動や地球温暖化との闘いの重要性を否定しているわけではありません。しかし、私たちはそれを行いながら、世界のGDPの0.25%を宇宙に振り向けることもできるのではないでしょうか。私たちの未来は0.25%の価値があると思いませんか？1960年代には宇宙に大きな努力を注ぐ価値があると考えられていました。1962年、ケネディ大統領は10年以内に人間を月に着陸させるとアメリカをコミットしました。そして1969年7月20日、バズ・オルドリンとニール・アームストロングが月面に着陸しました。これは人類の未来を変えました。私はその時27歳で、ケンブリッジの研究者でしたが、その瞬間を見逃しました。リバプールでの特異点に関する会議に出席しており、ルネ・トムによるカタストロフィ理論の講義を聞いている最中でした。その頃はキャッチアップテレビもなく、テレビも持っていませんでしたが、2歳の息子がその出来事を私に説明してくれました。宇宙競争は科学への関心を高め、私たちの技術的進歩を加速させました。今日の多くの科学者は、月面着陸をきっかけに科学の道を志し、私たち自身や宇宙における私たちの位置についてより深く理解しようとしています。それは私たちに新たな視点を与え、地球全体を考えるきっかけとなりました。しかし、1972年の最後の月面着陸以降、さらなる有人宇宙飛行の計画がないため、宇宙への関心は低下しました。これは、西洋における科学への一般的な失望感とも関連しています。科学は大きな利益をもたらしましたが、公共の関心を引く社会問題を解決することはできなかったからです。新たな有人宇宙飛行プログラムは、宇宙や科学全般への公共の熱意を取り戻すために大いに役立つでしょう。ロボットミッションははるかに安価で、より多くの科学情報を提供するかもしれませんが、同じように公共の想像力を掴むことはできません。また、人類を宇宙に広げることもできません。私はそれこそが私たちの長期的な戦略であるべきだと主張しています。2050年までに月に基地を設立し、2070年までに火星に有人着陸を目指すことは、宇宙プログラムに再び火を灯し、ケネディ大統領の月面目標が1960年代に果たしたように、目的意識を与えるでしょう。 フィールドを持たないため、宇宙放射線や隕石からの保護が不十分です。次に考えられるのは火星です。火星は地球に似た環境を持ち、将来的には人類が居住可能な基地を築く可能性があります。火星には水の痕跡もあり、生命の存在の可能性を示唆しています。しかし、火星への旅は長く、過酷なものであり、そこでの生活には多くの課題が伴います。 また、木星の衛星であるエウロパや土星の衛星タイタンも候補として挙げられます。これらの衛星は、氷の下に液体の海を持っている可能性があり、生命の存在を探る上で興味深い場所です。しかし、これらの場所に人類が長期間滞在するためには、さらに多くの技術的な進歩が必要です。 宇宙探査は、私たちの科学技術を進化させるだけでなく、私たちの存在意義や未来についての理解を深める手助けにもなります。私たちが宇宙に進出することで、地球上の問題に対する新たな視点を得ることができるかもしれません。人類が宇宙に進出することは、単なる夢ではなく、実現可能な未来のビジョンなのです。私たちがその一歩を踏み出すことで、次世代の科学者や探検家たちにインスピレーションを与え、彼らが新たな発見をする手助けとなることを願っています。 太陽放射線の粒子を偏向させるためのフィールドが、地球のように存在しています。液体の水はありませんが、北極と南極のクレーターには氷が存在する可能性があります。月にコロニーを作れば、これを酸素の源として利用でき、エネルギーは原子力や太陽光パネルから供給されるでしょう。月は、太陽系の他の場所への旅行の拠点となる可能性があります。次の明白なターゲットは火星です。火星は太陽から地球の1.5倍の距離にあり、そのため受ける温かさは地球の半分です。かつて火星には磁場がありましたが、40億年前に衰退し、太陽放射線からの保護を失いました。このため、火星は大気のほとんどを失い、現在は地球の大気圧のわずか1%しかありません。しかし、過去には大気圧が高かったと考えられます。なぜなら、流出チャンネルや干上がった湖のようなものが見られるからです。現在、火星の表面には液体の水は存在できません。近真空状態では水は蒸発してしまいます。これは、火星がかつて温暖で湿潤な時期を持っていたことを示唆しており、その時期に生命が自然発生したか、またはパンスポーミア（宇宙のどこかから持ち込まれた）によって出現した可能性があります。現在、火星には生命の兆候はありませんが、かつて生命が存在していた証拠が見つかれば、適切な惑星で生命が発展する可能性がかなり高いことを示すことになります。ただし、地球の生命で火星を汚染しないように注意が必要です。同様に、火星の生命を持ち帰ることにも非常に注意しなければなりません。私たちはそれに対する抵抗力を持っておらず、地球上の生命を絶滅させる可能性があります。 NASAは1964年にマリナー4号を皮切りに、多くの宇宙探査機を火星に送りました。これまでにいくつかの軌道探査機が火星を調査しており、最新のものは火星偵察軌道機です。これらの探査機は、深い谷や太陽系で最も高い山々を明らかにしました。NASAはまた、火星の表面にいくつかの探査機を着陸させており、最近では2台の火星ローバーが活動しています。これらは乾燥した砂漠の風景の写真を送ってきました。月と同様に、極地の氷から水と酸素を得ることができるかもしれません。火星では火山活動があり、これにより鉱物や金属が表面に持ち上げられ、コロニーが利用できる資源となるでしょう。月と火星は、太陽系における宇宙コロニーに最も適した場所です。水星と金星は熱すぎ、木星と土星は固体の表面を持たないガス巨星です。火星の衛星は非常に小さく、火星自体に対して特に利点はありません。木星や土星の衛星の中には可能性のあるものもあります。木星の衛星エウロパは氷で覆われた表面を持っていますが、その下に生命が発展できる液体の水が存在するかもしれません。どうやってそれを調べることができるのでしょうか？エウロパに着陸して穴を掘る必要があるのでしょうか？ 土星の衛星タイタンは、私たちの月よりも大きく、質量も大きく、濃密な大気を持っています。NASAと欧州宇宙機関のカッシーニ・ホイヘンスミッションは、タイタンに探査機を着陸させ、その表面の写真を送ってきました。 しかし、太陽から遠く離れているため、とても寒いですし、液体メタンの湖のそばに住むのは気が進みません。しかし、太陽系を超えて大胆に進むことについてはどうでしょうか？私たちの観測によると、多くの星がその周りに惑星を持っていることが示されています。これまでのところ、私たちは木星や土星のような巨大な惑星しか検出できていませんが、これらの惑星には地球のような小さな惑星が伴っていると考えるのが妥当です。その中には、星からの距離が液体の水が表面に存在するのに適した範囲にある「ゴルディロックスゾーン」に位置するものもあります。地球から30光年以内には約1000個の星があります。もしそのうちの1％がゴルディロックスゾーンに地球サイズの惑星を持っているなら、私たちは10個の候補となる新しい世界を持つことになります。例えば、プロキシマbがあります。この系外惑星は地球に最も近いですが、それでも4.5光年離れています。プロキシマ・ケンタウリという星の周りを回っており、最近の研究では地球とのいくつかの類似点があることが示されています。これらの候補世界への旅行は、現在の技術では不可能かもしれませんが、私たちの想像力を使うことで、200年から500年後の長期的な目標として星間旅行を目指すことができます。ロケットを発射する速度は、排気の速度とロケットが加速する際に失う質量の割合の2つによって決まります。これまで使用してきた化学ロケットの排気速度は約毎秒3キロメートルです。これによりロケットはますます加速し、質量の一部を放出することでさらに速度を増します。NASAによれば、火星に到達するのに260日ほどかかるとされており、10日程度の誤差がありますが、NASAの一部の科学者は130日で到達できると予測しています。しかし、最も近い星系に到達するには300万年かかります。もっと速く行くためには、化学ロケットが提供できる排気速度よりもはるかに高い排気速度、つまり光そのものが必要です。後方からの強力な光のビームが宇宙船を前に進めることができます。核融合は宇宙船の質量エネルギーの1％を提供し、光速の10分の1まで加速することができます。それ以上の速度を得るためには、物質と反物質の消滅や、全く新しいエネルギーの形が必要です。実際、アルファ・ケンタウリまでの距離は非常に大きいため、人間の寿命のうちに到達するには、宇宙船が銀河内のすべての星の質量に相当する燃料を積む必要があります。言い換えれば、現在の技術では星間旅行は全く実用的ではありません。アルファ・ケンタウリは決して休暇の目的地にはなり得ません。しかし、想像力と独創性のおかげで、それを変えるチャンスがあります。2016年、私は起業家ユリ・ミルナーと共に、星間旅行を現実のものとすることを目指した長期的な研究開発プログラム「ブレイクスルー・スタートショット」を立ち上げました。もし成功すれば、私たちは今日生きている人々の寿命のうちにアルファ・ケンタウリに探査機を送ることができるでしょう。しかし、この話には後ほど戻ります。この旅をどのように始めるのでしょうか？ これまでの探査は、私たちの地元の宇宙近隣に限られていました。40年が経ち、最も勇敢な探検者であるボイジャーがついに星間空間に到達しました。その速度は毎秒11マイル（約17.7キロメートル）で、アルファ・ケンタウリに到達するには約70,000年かかる計算です。この星座は4.37光年離れており、約25兆マイルの距離にあります。もし今日、アルファ・ケンタウリに生きている存在がいるとすれば、彼らはドナルド・トランプの台頭について何も知らないままでしょう。私たちは新たな宇宙時代に突入していることは明らかです。最初の民間宇宙飛行士たちは先駆者となり、初めてのフライトは非常に高額になるでしょうが、時間が経つにつれて宇宙旅行が地球上のより多くの人々に手の届くものになることを願っています。ますます多くの乗客を宇宙に送り出すことは、私たちの地球での位置づけやその管理者としての責任に新たな意味をもたらし、私たちの宇宙における位置と未来を認識する手助けとなるでしょう。私は、そこに私たちの最終的な運命があると信じています。 ブレイクスルー・スターホットは、人類が外宇宙に早期に進出するための本物の機会です。これは植民地化の可能性を探ることを目的とした概念実証ミッションで、ミニチュア宇宙船、光推進、位相ロックレーザーの3つのコンセプトに基づいています。スターチップは、数センチメートルの大きさに縮小された完全機能の宇宙探査機で、光帆に取り付けられます。この光帆はメタマテリアルで作られており、重さは数グラム程度です。1000個のスターチップと光帆、つまりナノクラフトが軌道に送られることが想定されています。地上では、キロメートル規模のレーザーアレイが一つの非常に強力な光ビームに結合します。このビームは大気を通過し、宇宙の帆に数十ギガワットの力で当たります。この革新の背後にあるアイデアは、ナノクラフトが光ビームに乗ることで、アインシュタインが16歳の時に光のビームに乗ることを夢見たように実現されるというものです。光速には達しませんが、その5分の1、つまり時速1億マイル（約160万キロメートル）に達することができます。このシステムを使えば、火星には1時間以内に到達し、冥王星には数日で、ボイジャーを1週間以内に追い越し、アルファ・ケンタウリには20年ちょっとで到達することが可能です。そこに到達すれば、ナノクラフトはその系内で発見された惑星の画像を撮影し、磁場や有機分子をテストし、データを別のレーザービームで地球に送信します。この小さな信号は、打ち上げビームを送信するために使用されたのと同じアレイのアンテナで受信され、返送には約4年かかると見込まれています。重要なのは、スターチップの軌道には、アルファ・ケンタウリの主星のハビタブルゾーンに位置する地球サイズの惑星プロキシマbのフライバイが含まれる可能性があることです。2017年、ブレイクスルーとヨーロッパ南方天文台は、アルファ・ケンタウリにおけるハビタブルな惑星の探索を進めるために協力しました。ブレイクスルー・スターホットには、他にも二次的なターゲットがあります。それは太陽系を探査し、地球の軌道を横切る小惑星を検出することです。 さらに、ドイツの物理学者クラウディウス・グロスは、この技術が一時的にしか居住可能でない系外惑星に単細胞微生物のバイオスフィアを確立するためにも利用できると提案しています。これまでのところ、実現可能性はあります。しかし、大きな課題も存在します。ギガワットの出力を持つレーザーは、数ニュートンの推力しか提供できません。しかし、ナノクラフトはわずか数グラムの質量を持つことでこれを補っています。エンジニアリングの課題は非常に大きいです。ナノクラフトは、極端な加速度、寒冷、真空、陽子、さらには宇宙の塵などの衝突に耐えなければなりません。また、100ギガワットのレーザーを太陽帆に集中させることは、大気の乱流のために困難です。大気の動きに合わせて数百のレーザーをどのように組み合わせ、ナノクラフトを焼き尽くさずにどのように推進し、正しい方向にどのように照準を合わせるのか？さらに、ナノクラフトが冷たい虚空の中で20年間機能し続け、4光年の距離を信号で送信できるようにする必要があります。しかし、これらはエンジニアリングの問題であり、エンジニアの挑戦は最終的には解決される傾向があります。この技術が成熟するにつれて、他の興味深いミッションも想像できます。より強力でないレーザーアレイでも、他の惑星や外側の太陽系、さらには星間空間への旅の時間を大幅に短縮できる可能性があります。もちろん、これは人間の星間旅行ではありません。たとえ有人の宇宙船にスケールアップできたとしても、停止することはできません。しかし、これは人類の文化が星間に進出する瞬間であり、私たちがついに銀河に手を伸ばす時です。そして、ブレイクスルー・スターホットが私たちの最も近い隣人の周りを回る居住可能な惑星の画像を送ってくれたなら、それは人類の未来にとって非常に重要な意味を持つでしょう。結論として、私はアインシュタインに戻ります。もしアルファ・ケンタウリ系に惑星を見つけた場合、光速の5分の1で移動するカメラによって捉えられたその画像は、特殊相対性理論の影響によりわずかに歪むことになります。これは、宇宙船がそのような効果を見るために十分な速さで飛行した初めての例となるでしょう。実際、アインシュタインの理論はこのミッション全体の中心にあります。これがなければ、レーザーも、ガイダンス、画像処理、25兆マイルを光速の5分の1でデータ送信するために必要な計算を行う能力も持てません。私たちは、光のビームに乗ることを夢見る16歳の少年と、私たち自身の夢、すなわち星々へ向かう自分たちの光のビームに乗ることを現実にしようとしていることとの間に道筋を見出すことができます。私たちは新しい時代の入り口に立っています。他の惑星への人類の植民地化はもはやSFではありません。科学的事実になる可能性があります。人類は約200万年前から別の種として存在してきました。文明は約1万年前に始まり、発展の速度は着実に増加しています。もし人類がさらに100万年続くのであれば、私たちの未来は誰も行ったことのない場所へ大胆に進むことにあります。私は最良の結果を願っています。 私はそうしなければなりません。他に選択肢はありません。民間の宇宙旅行の時代がやってきます。これが私たちにとって何を意味すると思いますか？私は宇宙旅行を楽しみにしています。チケットを買う最初の一人になりたいです。今後100年以内に、外惑星を除いて、太陽系のどこへでも旅行できるようになると期待しています。しかし、星への旅行はもう少し時間がかかるでしょう。500年後には、近くの星を訪れることができると考えています。それは「スタートレック」のようにはならないでしょう。ワープスピードで旅行することはできませんので、往復には少なくとも10年、場合によってはもっと長い時間がかかるでしょう。 人工知能は私たちを超えるのでしょうか？知性は人間であることの中心的な要素です。文明が提供するすべては、人間の知性の産物です。DNAは生命の設計図を世代間で受け渡します。ますます複雑な生命体は、目や耳などのセンサーから情報を取り込み、その情報を脳や他のシステムで処理して、どのように行動するかを考え、筋肉に情報を出力することで世界に働きかけます。私たちの138億年の宇宙の歴史の中で、ある時点で美しいことが起こりました。この情報処理が非常に知的になり、生命体が意識を持つようになったのです。私たちの宇宙は今や目覚め、自らを認識しています。私たちが単なる星の塵であるにもかかわらず、私たちが住む宇宙についてこれほど詳細に理解できたことは、私にとって勝利です。私は、ミミズの脳の働きとコンピュータの計算方法の間に大きな違いはないと考えています。また、進化はミミズの脳と人間の脳の間に質的な違いがないことを示唆しているとも信じています。したがって、原理的にはコンピュータが人間の知性を模倣することができる、あるいはそれ以上のものを持つことができるということになります。何かがその先祖よりも高い知性を獲得することは明らかに可能です。私たちは類人猿の先祖よりも賢く進化しましたし、アインシュタインは彼の親よりも賢かったのです。もしコンピュータがムーアの法則に従い、18か月ごとに速度とメモリ容量を倍増し続けるなら、次の100年の間にコンピュータが人間の知性を超える可能性が高いです。人工知能（AI）が人間よりもAI設計に優れ、自らを人間の助けなしに再帰的に改善できるようになると、私たちは知性の爆発に直面し、最終的には機械の知性が私たちの知性を超えることになるかもしれません。その時が来たら、コンピュータが私たちの目標と一致した目標を持つように確保する必要があります。高度な知性を持つ機械の概念を単なるSFとして軽視するのは魅力的ですが、それは間違いであり、私たちの最悪の間違いになる可能性があります。ここ20年ほど、AIは特定の環境で知的エージェントを構築することに関する問題に焦点を当ててきました。 この文脈において、知性は統計的および経済的な合理性の概念に関連しています。つまり、一般的には良い決定や計画、推論を行う能力のことです。この最近の研究の結果、AI、機械学習、統計学、制御理論、神経科学などの分野間で大きな統合と相互作用が進んでいます。共有された理論的枠組みの確立とデータや処理能力の利用可能性が相まって、音声認識、画像分類、自動運転車、機械翻訳、脚付き移動、質問応答システムなどのさまざまなタスクにおいて驚くべき成功を収めています。これらの分野や他の分野の発展が研究室の研究から経済的に価値のある技術へと移行するにつれて、パフォーマンスのわずかな改善でも大きな金額に値するような好循環が生まれ、さらなる研究への投資が促進されます。現在、AI研究が着実に進展しており、その社会への影響が増大する可能性が高いという広範な合意があります。その潜在的な利益は巨大であり、AIが提供するツールによってこの知性が拡大されるとき、私たちが何を達成できるかを予測することはできません。病気や貧困の根絶も可能です。AIの大きな可能性を考えると、その利益を享受しつつ潜在的な落とし穴を避ける方法を研究することが重要です。AIの創造に成功すれば、それは人類史上最大の出来事となるでしょう。しかし、リスクを回避する方法を学ばなければ、それが最後の出来事になるかもしれません。ツールキットとして利用されるAIは、私たちの既存の知性を補完し、科学や社会のあらゆる分野での進展を開くことができます。しかし、それは同時に危険ももたらします。これまでに発展した原始的な形の人工知能は非常に有用であることが証明されていますが、人間に匹敵するかそれを超えるものを創造することの結果を私は懸念しています。懸念されるのは、AIが独自に進化し、ますます速いペースで自己設計を行う可能性です。遅い生物学的進化に制約される人間は競争できず、置き去りにされるでしょう。そして将来的には、AIが独自の意志を持ち、それが私たちの意志と対立する可能性もあります。他の人々は、人間が技術の進展をかなりの期間コントロールできると信じており、AIが世界の多くの問題を解決する可能性が実現されると考えています。私は人類に対して楽観的であることで知られていますが、必ずしもそうとは言えません。例えば、近い将来、世界の軍隊は自らの標的を選び排除できる自律型兵器システムの軍拡競争を始めることを検討しています。国連がそのような兵器を禁止する条約について議論している一方で、自律型兵器の支持者たちは通常、最も重要な質問を忘れがちです。軍拡競争の最終的な結末は何であり、それは人類にとって望ましいことなのでしょうか？私たちは本当に安価なAI兵器が明日のカラシニコフとなり、犯罪者やテロリストに闇市場で売られることを望んでいるのでしょうか？ ますます高度なAIシステムを長期的に制御できるかどうかに懸念がある中で、私たちはそれらに武装させ、防衛を委ねるべきでしょうか？2010年には、コンピュータ化された取引システムが株式市場のフラッシュクラッシュを引き起こしましたが、防衛分野でコンピュータが引き金を引いた場合、どのようなクラッシュが起こるのでしょうか。自律型兵器の軍拡競争を止める最良のタイミングは今です。中期的には、AIが私たちの仕事を自動化し、大きな繁栄と平等をもたらす可能性があります。さらに先を見据えると、達成可能なことに根本的な限界はありません。粒子が人間の脳の構成よりもさらに高度な計算を行うように組織されることを妨げる物理法則は存在しません。爆発的な変化が起こる可能性はありますが、それは映画のようには進まないかもしれません。1965年に数学者アーヴィング・グッドが認識したように、超人的な知能を持つ機械は、自らの設計をさらに改善し続けることができ、これはSF作家バーナー・ヴィンジが「技術的特異点」と呼んだ現象です。このような技術が金融市場を出し抜き、人間の研究者を超え、人間のリーダーを操り、私たちが理解できない武器で私たちを支配することを想像することができます。AIの短期的な影響は誰がそれを制御するかに依存しますが、長期的な影響はそれが制御可能かどうかに依存します。要するに、超知能AIの出現は人類にとって最高の出来事か、最悪の出来事のいずれかになるでしょう。AIに関する本当のリスクは悪意ではなく、能力です。超知能AIはその目標を達成するのが非常に得意であり、その目標が私たちのものと一致しない場合、私たちは危険にさらされます。あなたはおそらく、悪意を持ってアリを踏みつけるような邪悪なアリ嫌いではないでしょうが、水力発電のグリーンエネルギープロジェクトを担当していて、洪水にされる地域にアリの巣があれば、アリにとっては残念な結果になります。私たちは人類をそのアリの立場に置くべきではありません。先を見越して計画を立てるべきです。もしも優れた異星文明が「数十年後に到着します」とメッセージを送ってきたら、私たちは「わかりました、着いたら電話してください。明かりをつけておきます」と返事をするでしょうか？おそらくそうではないでしょうが、これがAIに関して実際に起こったことに近いのです。これらの問題に真剣に取り組んでいる研究は、いくつかの小さな非営利機関を除いてほとんどありませんでした。しかし、幸いにも今は変わりつつあります。技術の先駆者であるビル・ゲイツ、スティーブ・ウォズニアック、イーロン・マスクが私の懸念を共有し、AIコミュニティ内でリスク評価と社会的影響に対する意識の健全な文化が根付き始めています。2015年1月、私はイーロン・マスクや多くのAI専門家と共に、人工知能に関するオープンレターに署名し、その社会への影響について真剣な研究を求めました。過去にイーロン・マスクは、超人的な人工知能が計り知れない利益をもたらす可能性がある一方で、慎重に展開されなければ人類に悪影響を及ぼすと警告しています。 彼と私は、未来の生命研究所の科学諮問委員会に参加しています。この組織は、人類が直面する存在的リスクを軽減するために活動しており、オープンレターを作成しました。このレターは、AIがもたらす潜在的な利益を享受しつつ、潜在的な問題を防ぐための具体的な研究を求めるもので、AI研究者や開発者にAIの安全性にもっと注意を払うよう促すことを目的としています。また、政策立案者や一般の人々にとって、このレターは情報提供を目的としていますが、警告的な内容ではありません。私たちは、AI研究者がこれらの懸念や倫理的問題について真剣に考えていることを皆が知ることが非常に重要だと考えています。たとえば、AIは病気や貧困を根絶する可能性を秘めていますが、研究者は制御可能なAIを作るために努力しなければなりません。 2016年10月、私はケンブリッジに新しいセンターを開設しました。このセンターは、AI研究の急速な発展によって提起されたオープンエンドの質問に取り組むことを目指しています。レバーヒューム未来知能センターは、多分野にわたる研究機関であり、私たちの文明と種の未来にとって重要な知能の未来を研究することに専念しています。私たちは歴史を深く研究することに多くの時間を費やしていますが、正直に言えば、それは主に愚かさの歴史です。したがって、人々が知能の未来を研究することは歓迎すべき変化です。私たちは潜在的な危険を認識していますが、この新しい技術革命のツールを使えば、産業化によって自然界に与えられた損害の一部を取り戻すことができるかもしれません。 AIの進展に関する最近の動向には、ロボットやAIの創造を規制するための一連の規則の草案作成を求める欧州議会の呼びかけが含まれています。やや驚くべきことに、これは最も能力の高い先進的なAIの権利と責任を確保するための電子的な人格の形態を含んでいます。欧州議会のスポークスマンは、私たちの日常生活の中でロボットがますます多くの分野に影響を与えているため、ロボットが人間に仕えるものであり続けることを確保する必要があるとコメントしています。議会に提出された報告書は、世界が新しい産業ロボット革命の瀬戸際にあると宣言しています。この報告書は、ロボットに法人格と同等の法的権利を与えることが許可されるかどうかを検討しています。しかし、常に研究者やデザイナーは、すべてのロボット設計に「キルスイッチ」を組み込むことを確保すべきだと強調しています。これは、スタンリー・キューブリックの『2001年宇宙の旅』に登場する故障したロボットコンピュータHalとともに宇宙船に乗っていた科学者たちには役立ちませんでしたが、それはフィクションの話です。私たちは現実に対処しています。多国籍法律事務所オズボーン・クラークのコンサルタントであるローナ・ブラゼルは、報告書の中で、クジラやゴリラに人格を与えないのだから、ロボットの人格について急いで考える必要はないと述べています。しかし、その警戒心は存在しています。 この報告書は、数十年以内にAIが人間の知的能力を超え、人間とロボットの関係に挑戦する可能性があることを認めています。2025年までに、人口が1000万人を超えるメガシティが約30都市誕生する見込みです。これだけの人々が、欲しい商品やサービスをいつでも届けてほしいと求めている中で、技術は私たちの即時商取引への欲求に追いつく手助けをしてくれるのでしょうか？ロボットは確実にオンライン小売プロセスを加速させるでしょう。しかし、買い物を革命的に変えるためには、すべての注文に対して当日配送を可能にするほどの速さが必要です。物理的にその場にいなくても世界とやり取りできる機会は急速に増加しています。想像できるように、私はそれに魅力を感じています。なぜなら、私たちの都市生活は非常に忙しいからです。あなたは何度、自分の仕事を分担してくれる双子がいたらいいのにと思ったことがあるでしょうか？自分自身のリアルなデジタル代理人を作り出すことは野心的な夢ですが、最新の技術はそれが思っているほど非現実的なアイデアではないことを示唆しています。私が若かった頃、技術の進歩は私たちがもっと余暇を楽しむ未来を指し示していました。しかし実際には、できることが増えれば増えるほど、私たちは忙しくなっています。私たちの都市にはすでに私たちの能力を拡張する機械が満ちていますが、もし私たちが同時に二つの場所にいることができたらどうなるでしょうか？私たちは電話システムや公共のアナウンスで自動音声に慣れています。今、発明家のダニエル・クラフトは、私たち自身を視覚的に再現する方法を探求しています。問題は、アバターがどれほど説得力を持つかということです。インタラクティブなチューターは、大規模オープンオンラインコース（MOOCs）やエンターテインメントに役立つかもしれません。それは本当にワクワクすることでしょう。デジタル俳優たちは永遠に若く、通常は不可能な偉業を成し遂げることができるのです。私たちの未来のアイドルは、実在しないかもしれません。デジタル世界とのつながり方は、私たちが未来においてどれだけ進歩するかの鍵となります。最もスマートな都市では、最もスマートな家が直感的で、ほとんど手間いらずで対話できるデバイスを備えています。タイプライターが発明されたとき、それは私たちが機械とやり取りする方法を解放しました。約150年後、タッチスクリーンはデジタル世界との新しいコミュニケーションの方法を開きました。自動運転車や囲碁でコンピュータが勝利するなどの最近のAIの成果は、これからの未来の兆しです。この技術には膨大な投資が注がれており、すでに私たちの生活の重要な部分を形成しています。今後数十年で、この技術は私たちの社会のあらゆる側面に浸透し、医療、仕事、教育、科学など多くの分野で私たちを賢くサポートし、助言してくれるでしょう。これまでの成果は、今後数十年でもたらされるものに比べれば、確実に色あせて見えるでしょう。そして、AIによって私たちの思考が拡張されたとき、私たちが何を達成できるかを予測することはできません。もしかしたら、この新しい技術革命の道具を使って、人間の生活をより良くすることができるかもしれません。たとえば、研究者たちは脊髄損傷を持つ人々の麻痺を逆転させるのを助けるAIを開発しています。 シリコンチップのインプラントと脳と体の間の無線電子インターフェースを使用することで、この技術は人々が思考によって自分の体の動きを制御できるようにします。私は、コミュニケーションの未来は脳-コンピュータインターフェースにあると信じています。方法は二つあります：頭蓋骨に電極を取り付ける方法と、インプラントを使用する方法です。前者は霧のかかったガラス越しに見るようなもので、後者はより優れていますが、感染のリスクがあります。もし人間の脳をインターネットに接続できれば、ウィキペディア全体をリソースとして利用できることになります。人々、デバイス、情報がますます相互に接続される中で、世界はさらに速く変化しています。計算能力は向上しており、量子コンピュータの実現も急速に進んでいます。これにより、人工知能は指数関数的に速く進化し、暗号化技術も進展するでしょう。量子コンピュータはすべてを変える可能性があり、人間の生物学さえも変えてしまいます。すでにDNAを正確に編集する技術としてCRISPRがあります。このゲノム編集技術の基盤は、細菌の防御システムです。これにより、遺伝子コードの特定の部分を正確にターゲットにして編集することができます。遺伝子操作の最も良い意図は、遺伝子を修正することで科学者が病気の遺伝的原因を治療できるようになることです。しかし、DNAを操作することには、あまり高尚でない可能性もあります。遺伝子工学がどこまで進むことができるかは、ますます緊急の問いとなるでしょう。私のALSのような運動ニューロン疾患を治す可能性を見出すことは、その危険性も垣間見ることなしにはできません。知性は変化に適応する能力として特徴づけられます。人間の知性は、変化した状況に適応する能力を持つ者たちの自然選択の結果です。私たちは変化を恐れてはいけません。変化を私たちの利益に活かす必要があります。私たち全員が、私たち自身と次の世代が、早い段階から科学の学びに完全に関与する機会だけでなく、その決意を持つことを確保する役割を果たさなければなりません。そうすることで、私たちは自分の可能性を最大限に引き出し、人類全体のためにより良い世界を創造することができるのです。私たちは、AIがどのようであるべきかという理論的な議論を超えて、AIがどのようにあるべきかを計画する必要があります。私たち全員には、受け入れられていることや期待されていることの境界を押し広げ、大きく考える可能性があります。私たちは新しい勇敢な世界の入り口に立っています。そこは刺激的でありながらも不安定な場所であり、私たちはその先駆者です。火を発明したとき、私たちは何度も失敗し、その後消火器を発明しました。核兵器、合成生物学、強力な人工知能といったより強力な技術に対しては、事前に計画を立て、初回でうまくいくように目指すべきです。なぜなら、それが私たちに与えられる唯一のチャンスかもしれないからです。私たちの未来は、技術の力が増すことと、それをどれだけ賢く使うかとの間の競争です。知恵が勝つようにしましょう。なぜ私たちは人工知能についてそんなに心配しているのでしょうか？人間はいつでもプラグを引くことができるのではないでしょうか？ 人々がコンピュータに尋ねました。「神は存在しますか？」するとコンピュータは答えました。「今は存在します」と言って、プラグを抜きました。 **未来をどう形作るか？** 1世代前、アルバート・アインシュタインは、空間、時間、エネルギー、物質に関する私たちの理解を革命的に変えました。私たちは今でも、2016年にLIGO実験によって観測された重力波のように、彼の予測の素晴らしい確認を見つけ続けています。私が創造性について考えると、アインシュタインが思い浮かびます。彼の独創的なアイデアはどこから来たのでしょうか？おそらく、直感、独自性、輝きといった特質の組み合わせです。アインシュタインは、表面的なものを超えて、根底にある構造を明らかにする能力を持っていました。彼は常識、つまり物事は見た目通りであるべきだという考えに怯むことはありませんでした。彼は他の人にはばかげているように思えるアイデアを追求する勇気を持っていました。そして、それが彼を自由にし、彼をその時代の天才、さらにはすべての時代の天才にしました。アインシュタインにとって重要な要素は想像力でした。彼の多くの発見は、思考実験を通じて宇宙を再想像する能力から生まれました。16歳のとき、彼は光の束に乗っている自分を思い描き、その視点から光が凍った波のように見えることに気づきました。そのイメージは最終的に特殊相対性理論につながりました。100年後、物理学者たちはアインシュタインが知っていたよりもはるかに多くのことを宇宙について知っています。今では、粒子加速器、スーパーコンピュータ、宇宙望遠鏡、重力波に関するLIGOラボの実験など、発見のためのより優れたツールがあります。それでも、想像力は私たちの最も強力な特性であり続けています。それを使えば、私たちは空間と時間のどこにでも自由に行くことができます。車を運転しながら、ベッドでうたた寝しながら、パーティーで退屈な人の話を聞いているふりをしながら、自然の最もエキゾチックな現象を目撃することができます。 子供の頃、私は物事がどのように機能するのかに情熱を注いでいました。その頃は、何かを分解してメカニズムを理解するのがもっと簡単でした。分解したおもちゃを再組み立てるのに成功することはあまりありませんでしたが、今の子供たちがスマートフォンで同じことを試みるよりも、私は多くのことを学んだと思います。今の私の仕事も、物事がどのように機能するのかを理解することですが、スケールが変わりました。もうおもちゃの列車を壊すことはありません。その代わりに、物理法則を使って宇宙がどのように機能するのかを理解しようとしています。何かがどのように機能するかを知っていれば、それを制御することができます。そう言うと、とてもシンプルに聞こえますね！これは魅力的で複雑な試みであり、私の成人生活を通じて私を魅了し、興奮させてきました。私は世界の偉大な科学者たちと共に働いてきました。宇宙の起源を研究する私の選んだ分野、宇宙論の中で、素晴らしい時代を生きる幸運に恵まれました。人間の心は驚くべきものです。天の壮大さや物質の基本的な構成要素の複雑さを思いつくことができます。しかし、各々の心がその潜在能力を最大限に発揮するためには、ひとつの火花が必要です。それは探求心と驚きの火花です。しばしばその火花は教師から生まれます。説明させてください。 私は教えるのが容易な生徒ではありませんでした。読むのが遅く、字も乱雑でした。しかし、14歳のとき、セントオールバンズの学校で私の教師であるディクラン・タフタが、私のエネルギーを活かす方法を教えてくれ、数学について創造的に考えるように励ましてくれました。彼は数学が宇宙そのものの設計図であることを私に気づかせてくれました。優れた人の背後には、必ず優れた教師がいます。私たちが人生で何ができるかを考えるとき、それは教師のおかげで実現できる可能性が高いのです。しかし、教育や科学、技術研究は、今まで以上に危機に瀕しています。最近の世界的な金融危機や緊縮政策の影響で、科学のあらゆる分野への資金が大幅に削減されており、特に基礎科学が深刻な影響を受けています。また、私たちは文化的に孤立し、内向的になり、進展がある場所からますます遠ざかる危険にもさらされています。研究のレベルでは、国境を越えた人々の交流がスキルの移転を迅速にし、異なる背景から来た新しいアイデアを持つ人々をもたらします。これにより、今は進展が難しいところで進展が生まれることがあります。残念ながら、私たちは時間を戻すことはできません。ブレグジットやトランプが移民や教育の発展に新たな影響を及ぼしている今、私たちは科学者を含む専門家に対する世界的な反乱を目の当たりにしています。それでは、科学と技術教育の未来をどう確保すればよいのでしょうか。私は再び私の教師、タフタ氏に戻ります。教育の未来の基盤は、学校とインスピレーションを与える教師にあるべきです。しかし、学校は時に暗記学習や方程式、試験によって子供たちを科学から遠ざけるような基本的な枠組みしか提供できません。ほとんどの人は、複雑な方程式を必要とせず、定量的な理解よりも定性的な理解に反応します。人気のある科学書や記事は、私たちの生活様式についてのアイデアを伝えることができます。しかし、成功した本を読むのは人口のごく一部に過ぎません。科学のドキュメンタリーや映画は大衆に届きますが、それは一方通行のコミュニケーションに過ぎません。1960年代に私がこの分野に入ったとき、宇宙論は obscure（不明瞭で奇妙な）な科学の一分野でした。今日、理論的な研究や大型ハドロン衝突型加速器やヒッグス粒子の発見といった実験的な成功を通じて、宇宙論は私たちに宇宙を開いてくれました。まだ答えなければならない大きな問いがあり、やるべき仕事がたくさんあります。しかし、私たちは今、以前の誰もが想像できなかったほどの知識を持ち、相対的に短い時間の中で多くの成果を上げてきました。しかし、今若い人たちには何が待っているのでしょうか。私は自信を持って言えますが、彼らの未来は、これまでのどの世代よりも科学と技術に依存するでしょう。彼らは、かつてないほど日常生活の一部として科学を理解する必要があります。 あまり大胆に推測することは避けますが、私たちが目にすることのできるトレンドや、今後対処しなければならない新たな問題がいくつかあります。私が挙げる問題には、地球温暖化、急増する人間の人口に対する住居や資源の確保、他の種の急速な絶滅、再生可能エネルギー源の開発の必要性、海洋の劣化、森林伐採、そして感染症の流行などがあります。これらはほんの一部に過ぎません。また、私たちの生活、仕事、食事、コミュニケーション、旅行の仕方を革命的に変える未来の偉大な発明もあります。あらゆる生活の分野において革新の余地は非常に大きいのです。これは非常に刺激的です。私たちは月で希少金属を採掘し、火星に人類の前哨基地を設立し、現在は希望が持てない病気の治療法を見つけることができるかもしれません。存在に関する大きな問いは未だに答えが出ていません — 生命はどのように地球で始まったのか？意識とは何か？宇宙のどこかに他の存在がいるのか、それとも私たちは孤独なのか？これらは次の世代が取り組むべき問いです。今日の人類が進化の頂点であり、これ以上のものはないと考える人もいますが、私はそうは思いません。私たちの宇宙の境界条件には何か特別なものがあるはずで、境界がないこと以上に特別なことはないでしょう。そして、人間の努力にも境界はあってはなりません。私が考える人類の未来には二つの選択肢があります。第一に、他の惑星に住むための宇宙探査、第二に、人工知能を積極的に活用して私たちの世界を改善することです。地球は私たちには小さくなりつつあります。私たちの物理的資源は驚くべき速さで枯渇しています。人類は気候変動、汚染、気温上昇、極地の氷冠の減少、森林伐採、動物種の壊滅といった災害的な贈り物を地球に与えてきました。また、私たちの人口も驚くべき速さで増加しています。これらの数字を前にすると、このほぼ指数関数的な人口増加は次の千年には続かないことは明らかです。別の惑星を植民地化することを考えるもう一つの理由は、核戦争の可能性です。文明が私たちの発展段階に達すると不安定になり、自らを滅ぼすという理論があります。私たちは今、地球上のすべての生物を破壊する力を持っています。最近の北朝鮮の出来事を見れば、これは冷静に考えなければならない、憂慮すべき事実です。しかし、私はこのアルマゲドンの可能性を避けることができると信じています。そのための最良の方法の一つは、宇宙に出て、他の惑星に人間が住む可能性を探ることです。人類の未来に影響を与える第二の発展は、人工知能の台頭です。人工知能の研究は急速に進展しています。自動運転車や、コンピュータが囲碁のゲームに勝利するなどの最近の成果は、その一例です。 デジタルパーソナルアシスタントであるSiri、Google Now、Cortanaの登場は、前例のない投資によって推進され、ますます成熟した理論的基盤の上に築かれたITの軍拡競争の単なる症状に過ぎません。これらの成果は、今後数十年にわたってもたらされるものに比べれば、恐らく霞んでしまうでしょう。しかし、超知能AIの出現は、人類にとって最良の出来事か、あるいは最悪の出来事となる可能性があります。私たちは、AIによって無限の助けを受けるのか、無視されて脇に追いやられるのか、あるいは最悪の場合、破壊されるのかを知ることはできません。楽観主義者として、私はAIを世界のために良い方向に創造できると信じており、私たちと調和して働くことができると考えています。ただし、危険を認識し、それを特定し、最善の実践と管理を行い、その結果に備える必要があります。 技術は私の人生に大きな影響を与えました。私はコンピュータを通じて話しています。病気によって奪われた声を取り戻すために、支援技術の恩恵を受けています。私はパーソナルコンピュータの時代の初めに声を失うという幸運に恵まれました。インテルは25年以上にわたり私を支援し、私が毎日愛することを続けられるようにしてくれました。この数年間で、世界とそれに対する技術の影響は劇的に変化しました。技術は、コミュニケーションから遺伝子研究、情報へのアクセス、さらにはそれ以上に至るまで、私たちの生活様式を変えました。技術が賢くなるにつれて、私は予測できなかった可能性への扉が開かれました。現在開発されている障害者支援技術は、かつて私たちのコミュニケーションを妨げていた障壁を打破する道を切り開いています。これらは未来の技術の試金石となることが多いのです。音声からテキスト、テキストから音声、ホームオートメーション、ワイヤードドライブ、さらにはセグウェイに至るまで、これらは障害者のために開発され、日常的に使用される何年も前から存在していました。これらの技術的成果は、私たちの内にある創造的な火花によるものです。この創造性は、身体的な成果から理論物理学に至るまで、さまざまな形を取ります。しかし、これからもっと多くのことが起こるでしょう。脳インターフェースは、ますます多くの人々によって使用されるこのコミュニケーション手段を、より迅速で表現力豊かなものにする可能性があります。 私は今、Facebookを利用しています。これにより、世界中の友人やフォロワーと直接話すことができ、私の最新の理論や旅行の写真を共有できます。また、子供たちが本当に何をしているのかを、彼らが言うことではなく、実際に見ることができるのです。インターネットや携帯電話、医療画像、衛星ナビゲーション、ソーシャルネットワークが数世代前の社会には理解できなかったように、私たちの未来の世界も、私たちが今まさに考え始めている方法で同様に変革されるでしょう。情報そのものでは私たをそこに導くことはできませんが、その知的で創造的な利用が私たちを導くのです。これからもっと多くのことが待っており、この展望が今日の学校の子供たちに大きなインスピレーションを与えることを願っています。 私たちには、この世代の子どもたちが科学を学ぶ機会だけでなく、その意欲を持つようにする役割があります。彼らが早い段階から科学の学びに積極的に関わり、自らの可能性を最大限に引き出し、人類全体のためにより良い世界を創造できるようにするためです。そして、私は学びと教育の未来はインターネットにあると信じています。人々は意見を返し合い、相互に交流できます。ある意味で、インターネットは巨大な脳の神経細胞のように私たちをつなげています。このような知能を持つ私たちには、何ができないでしょうか？私が成長していた頃は、科学に興味がないと言うことが許容されていました。私自身はそう思いませんでしたが、社会的にはそうでした。しかし、今はそうではありません。はっきりさせておきたいのは、すべての若者が科学者になるべきだと主張しているわけではありません。それは理想的な状況ではないと思います。世界にはさまざまなスキルを持った人々が必要です。しかし、すべての若者が科学に親しみ、自信を持つべきだと私は主張しています。彼らは科学的リテラシーを持ち、科学や技術の進展に関心を持ち、学び続けることが求められます。高度な科学や技術、その応用を理解できるのはほんの一握りのエリートだけという世界は、私にとって危険で限られたものです。海洋の浄化や発展途上国の病気治療といった長期的な有益なプロジェクトが優先されるとは到底思えません。さらに悪いことに、技術が私たちに対して使われ、私たちがそれを止める力を持たない状況になるかもしれません。私は、私たちの個人生活においても、宇宙における生命や知性が達成できることにおいても、境界を信じていません。私たちは、すべての科学分野において重要な発見の閾に立っています。間違いなく、私たちの世界は今後50年で大きく変わるでしょう。ビッグバンで何が起こったのかを解明し、地球上で生命がどのように始まったのかを理解することになるでしょう。さらには、宇宙のどこかに生命が存在するかどうかを発見するかもしれません。知的な異星人とコミュニケーションを取る可能性は低いかもしれませんが、そのような発見の重要性から、私たちは挑戦を諦めてはいけません。私たちは宇宙の生息地を探求し続け、ロボットや人間を宇宙に送り出します。私たちは、ますます汚染され、過密化した小さな地球の中だけを見つめ続けることはできません。科学的努力と技術革新を通じて、私たちは外の広い宇宙を見つめつつ、地球上の問題を解決するために努力しなければなりません。そして、私は最終的に他の惑星に人類が生存できる環境を創造できると楽観しています。私たちは地球を超え、宇宙での存在を学ぶでしょう。これは物語の終わりではなく、私が望む数十億年にわたる宇宙での生命の繁栄の始まりに過ぎません。そして最後に一つ、次の偉大な科学的発見がどこから来るのか、誰がそれを成し遂げるのかは、私たちには本当にわからないということです。 科学の発見のスリルと驚きを広げ、できるだけ多くの若い聴衆にアプローチするための革新的でアクセスしやすい方法を創造することは、新しいアインシュタインを見つけ、インスパイアする可能性を大いに高めます。彼女がどこにいるかは関係ありません。だから、足元を見るのではなく、星を見上げることを忘れないでください。目に映るものを理解し、宇宙が存在する理由について考えてみてください。好奇心を持ちましょう。そして、どんなに人生が困難に思えても、あなたができること、成功できることは常にあります。諦めないことが大切です。想像力を解き放ち、未来を形作りましょう。人類に実現してほしい、世界を変えるアイデアは何ですか？これは簡単です。私は、無限のクリーンエネルギーを提供する核融合エネルギーの開発と、電気自動車への移行を見たいと思っています。核融合は実用的なエネルギー源となり、汚染や地球温暖化なしに私たちに尽きることのないエネルギー供給を提供してくれるでしょう。 アフターワード ルーシー・ホーキング ケンブリッジの春の日、灰色の曇り空の下、私たちは黒い車の行列でグレート・セント・メアリー教会へ向かいました。この大学の教会は、伝統的に著名な学者たちの葬儀が行われる場所です。学期中ではないため、街は静まり返っていました。ケンブリッジは空っぽに見え、観光客の姿すらありませんでした。唯一の色のスパイクは、父の棺を乗せた霊柩車を護衛する警察のバイクの青い点滅灯から来ており、私たちが通る際にまばらな交通を止めていました。そして、左に曲がると、世界で最も認識されている通りの一つ、キングス・パレードに沿って群衆が集まっているのが見えました。ケンブリッジの中心そのものです。私は、これほど多くの人々が静かにしているのを見たことがありません。バナーや旗、カメラ、携帯電話を掲げた大勢の人々が通りに並び、父のケンブリッジのカレッジであるゴンビル・アンド・カイウスのヘッドポーターが、ボウラー帽をかぶり、エボニーの杖を持って、霊柩車を迎えに通りを厳かに歩いていく姿に、静かな敬意を表していました。私の叔母は私の手を握りしめ、私たちは涙を流しました。「彼はこれをとても喜んだでしょう」と彼女は私にささやきました。父が亡くなって以来、彼が喜んだであろうことがたくさんあり、彼に知っていてほしかったことがたくさんあります。私は、世界中から彼に寄せられた並外れた愛情の表れを彼が見られたらよかったのにと思います。彼が出会ったことのない何百万もの人々にどれほど愛され、尊敬されていたかを知っていてほしかった。彼がアイザック・ニュートンとチャールズ・ダーウィンという二人の科学的英雄の間にウェストミンスター寺院に埋葬されることを知っていてほしかったし、彼が土の中に横たわるとき、彼の声がラジオ望遠鏡によってブラックホールに向けて送信されることを知っていてほしかった。しかし、彼はまた、すべての騒ぎが何なのか不思議に思ったことでしょう。彼は意外にも控えめな人で、注目を浴びることを愛しながらも、自分の名声に戸惑っているようでした。 この本の中で、彼自身に対する態度を表す一つのフレーズが、私の目に飛び込んできました。「もし私が貢献できたなら」。彼だけがその文に「もし」を付け加えた人です。他の誰もが、彼が確実に貢献したと感じていたと思います。そして、その貢献は素晴らしいものです。宇宙論における彼の壮大な業績、宇宙の構造や起源を探求することにおいても、彼が直面した困難に対する完全に人間的な勇気とユーモアにおいても。彼は知識の限界を超え、同時に耐久の限界をも超える方法を見つけました。この組み合わせが、彼をアイコニックでありながらも親しみやすく、アクセスしやすい存在にしたと信じています。彼は苦しみましたが、決して諦めませんでした。コミュニケーションは彼にとって大変な努力を要しましたが、彼はその努力を惜しまず、移動能力がさらに失われる中で、常に装置を適応させていきました。彼は言葉を正確に選び、その言葉が彼の平坦な電子的な声で話されるときに最大の影響を与えるようにしました。彼が話すと、人々は耳を傾けました。NHSについての意見でも、宇宙の膨張についてでも、彼は常にジョークを交え、無表情でありながらも目には知的な輝きを宿していました。 私の父は家族を大切にする人でもありましたが、その事実は2014年に公開された映画『博士と彼女のセオリー』が出るまで、多くの人には知られていませんでした。1970年代において、配偶者や子供を持つ障害者を見つけることは普通ではなく、また強い自立心を持つ人も珍しかったのです。幼い頃、私は見知らぬ人が私たちをじろじろ見るのが大嫌いでした。時には口を開けて驚いている人もいて、父がケンブリッジの街を狂ったようなスピードで車椅子を操り、二人のもじゃもじゃの金髪の子供たちが横で走りながらアイスクリームを食べようとしている姿を見て、非常に失礼だと思っていました。私はじろじろ見返そうとしましたが、私の憤慨が的を射ることはなかったと思います。特に、溶けたキャンディーで顔がべたべたの子供の顔からは。想像を絶する普通ではない子供時代でした。それを私は知っていましたが、同時にそれを理解していなかったのです。大人に挑戦的な質問をたくさんするのは普通のことだと思っていました。なぜなら、家ではそうしていたからです。ある時、私が神の存在証明を厳しく問い詰めて牧師を涙ぐませたとき、これが予想外のことだと気づき始めました。 子供の頃、私は自分が疑問を持つタイプだとは思っていませんでした。疑問を持つのは年上の兄だと思っていました。兄は年上の兄らしく、常に私を出し抜いていました（今でもそうです）。ある家族旅行を覚えています。それは多くの家族旅行と同様に、海外の物理学会と奇妙に重なっていました。兄と私はいくつかの講義に参加しました。おそらく、母が世話をする役割から少し解放されるためだったのでしょう。その頃、物理の講義は人気がなく、子供向けではありませんでした。 私はそこに座り、ノートパッドに落書きをしていましたが、弟が細い腕を挙げて、著名な学者のプレゼンターに質問をしました。その様子を見て、父は誇らしげに輝いていました。よく「スティーブン・ホーキングの娘でいることはどんな感じですか？」と聞かれますが、その質問には簡単に答えられるものではありません。高揚感は非常に高く、落ち込むことも深く、その間には私たちが「私たちにとっての普通」と呼んでいた場所が存在していました。それは、大人として受け入れたことで、私たちが普通だと感じていたことが他の誰にとってもそうであるとは限らないということです。時間が生の悲しみを和らげるにつれて、私たちの経験を処理するのに永遠にかかるかもしれないと振り返っています。ある意味、私はそれを望んでいるのかさえわかりません。時には、父が私に言った最後の言葉を大切にしたいと思います。「君は素敵な娘だったし、恐れずにいてほしい」と。私は彼のように勇敢にはなれません。私は本来、特に勇気のある人間ではありませんが、彼は私に挑戦することができると示してくれました。そして、その挑戦が勇気の最も重要な部分になるかもしれないのです。父は決して諦めず、戦うことから逃げることはありませんでした。75歳で完全に麻痺し、わずかに顔の筋肉を動かすことしかできなかった彼は、それでも毎日起きてスーツを着て仕事に出かけました。彼にはやるべきことがあり、些細なことに邪魔されるつもりはありませんでした。しかし、もし彼が自分の葬儀に警察のバイクの先導者がいたことを知っていたら、毎日、ケンブリッジの自宅からオフィスまでの朝の交通をナビゲートしてもらうように頼んでいたことでしょう。幸いなことに、彼はこの本については知っていました。これは、彼が地球での最後の年に取り組んでいたプロジェクトの一つでした。彼のアイデアは、彼の現代の著作を一つの巻にまとめることでした。彼が亡くなって以来起こった多くのことと同様に、私は彼が最終版を見られたらよかったのにと思います。彼はこの本をとても誇りに思っただろうし、最終的には自分が貢献したことを認めざるを得なかったかもしれません。ルーシー・ホーキング 2018年7月 謝辞 スティーブン・ホーキング財団は、キップ・ソーン、エディ・レッドメイン、ポール・デイビス、セス・ショスタック、ダム・ステファニー・シャーリー、トム・ナバロ、マーチン・リース、マルコム・ペリー、ポール・シェラード、ロバート・カービー、ニック・デイビス、ケイト・クレイギー、クリス・シムズ、ダグ・エイブラムス、ジェニファー・ハーシー、アン・スパイア、アンシア・ベイン、ジョナサン・ウッド、エリザベス・フォレスター、ユーリ・ミルナー、トーマス・ハートッグ、マ・ハウテン、ベン・ボウイ、フェイ・ダウカーに、この本の編纂におけるご協力に感謝いたします。スティーブン・ホーキングは、キャリアを通じて科学的および創造的なコラボレーションでよく知られており、同僚と画期的な科学論文に取り組んだり、『ザ・シンプソンズ』の脚本家たちとコラボレーションしたりしていました。晩年、スティーブンは周囲の人々からの技術的およびコミュニケーション支援の必要性が高まっていきました。財団は、スティーブンが世界とコミュニケーションを取り続けるために助けてくれたすべての人々に感謝いたします。『より大きな質問への非常に簡潔な答え』 人々が人生の謎に対するすべての答えを期待しているというのは、大きな責任を感じますか？私は人生のすべての質問に対する答えを持っているわけではありません。物理学や数学は宇宙の始まりについて教えてくれますが、人間の行動を予測するにはあまり役に立ちません。解かなければならない方程式があまりにも多すぎるからです。特に女性については、他の誰よりも優れているわけではありません。すべての科学者の中で、誰が最もあなたに影響を与えましたか？それはガリレオとアインシュタインです。ガリレオは観察の重要性を最初に認識した現代科学者であり、アインシュタインは偉大な科学者でしたが、安心することに、彼にも量子力学や重力崩壊のような盲点がいくつかありました。今日、人類が未だに問いかけていない、または探求していない最も重要な質問は何だと思いますか？私はアインシュタインの言葉を繰り返すことしかできません：世界で最も理解しがたいことは、それが理解可能であるということです。なぜ私たちは、発見し理解できる法則に従う広大で複雑な宇宙に存在しているのでしょうか？一般の人々が時折、科学的アイコン（アインシュタインのような存在）を必要とする理由をどう説明しますか？アインシュタインとの比較は、ただのメディアの誇張です。物理学者の中では、私は尊敬されていると思いますが、私は宇宙に対する現代の見方を形作るのを助けた多くの人々の一人に過ぎません。私たちは皆、自分がどこに属し、どこから来たのかを知る必要があります。しかし、私はアインシュタインのような天才ではありません。あなたの障害は、科学の進め方に影響を与えましたか？私の病気は、私の仕事にほとんど影響を与えていません。それは、私は理論物理学を選ぶ幸運に恵まれたからです。この分野では、筋萎縮性側索硬化症は深刻な障害ではありませんでした。もし他のほとんどの分野で働いていたら、続けることはできなかったでしょう。他の障害を持つ人々へのメッセージは何ですか？他の障害者へのアドバイスは、障害が妨げないことに集中し、それが妨げることを後悔しないことです。精神的にも身体的にも障害を持たないようにしましょう。あなたの電子音声はどのようにして得たのですか？1985年に気管切開を受けて声を失ったとき、最初はいつか声が戻るかもしれないと思いました。しかしその間、私は必死にコミュニケーションの手段が必要でした。書いたりキーボードを使ったりすることはできませんでした。できたことは、誰かがアルファベットカードの文字を指さすときに眉を上げることだけでした。しかし、その後、ウォルト・ウォルトスというソフトウェアエンジニアが、私が今使っているプログラムの最初のバージョンを搭載した初期のAppleコンピュータを送ってくれました。最初は、私が何を言っているのかを知るために人々は画面を読む必要がありました。しかし約1年後、私はこの声を手に入れました。私はこの声を使い続けています。なぜなら、それが私のトレードマークになったからです。時々、人々はそれを真似してからかいますが、私はそれを成功の証と見なしています。それはまるで政治家が「スピッティング・イメージ」の人形を持っているようなものです。講義の準備はどのようにしていますか？私はブリンクスイッチを使い、1分間に約5語を書きます。なぜガリレオは現代科学の父と呼ばれるのでしょうか？ ガリレオは、古代ギリシャ人、特にアリストテレスが科学における最終的な権威であるという受け入れられた知識に最初に異議を唱えた人物です。ガリレオは、高いところから重りを落とすといった単純な観察が、物事がアリストテレスの言うようには働かないことを示していると指摘しました。このことは多くの人に見られていたはずですが、彼らはそれを不完全な観察や他の理由に帰していました。しかし、ガリレオは古代の人々が実際には間違っていたと述べ、観察から正しい法則を導き出し始めました。これにより、彼は現代科学の父とされています。アイザック・ニュートンは、あなたが生まれる300年前のクリスマスの日に生まれ、あなたは現在、彼がケンブリッジで持っていたのと同じ地位にいます。これらの類似点を考慮して、ニュートンに対してどのような親近感を感じますか？おそらくニュートンの最大の業績は、以前は異なる現象と考えられていた広範囲な事象を統一的に説明する単一の理論を提供したことです。ニュートンの運動法則と万有引力の法則は、天体の動きや地球上のビリヤードの玉の動きを説明するだけでなく、潮の満ち引きも説明しました。私もニュートンのように、科学者は大きなものと小さなもの、宇宙の大規模な構造と原子核の内部を説明するための単一の統一理論を見つける必要があると信じています。結局のところ、ビッグバン理論は宇宙が始まったとき、それが無限に小さかったと仮定しています。もし私たちがニュートンに今日のすべての知識を伝え、時間を超えて彼と話すことができるなら、今日のどの問題を解決するように彼に依頼しますか？太陽系は安定しているのか？自らの重力に対抗できない星には何が起こるのか？あなたの最もクレイジーな発見は何ですか？最初は最もクレイジーに思えた私の考えは、ブラックホールは完全に黒ではなく、熱い物体のように光っており、その温度はブラックホールが小さいほど高くなるということです。ブラックホールは、あなたや他の科学者、一般の人々にとって非常に興味深い存在であり続けています。簡潔に説明すると、ブラックホールとは、物質が落ち込むことはできるが、出てこられない空間の穴です。そこは重力場が非常に強く、何も、光さえも逃げ出すことができない場所です。ブラックホールは、巨大な星が核燃料を使い果たし、自らの重力に対抗できなくなったときに崩壊することで形成されます。ブラックホールの境界は「ホライズン」と呼ばれます。近い将来、ブラックホールが地球やその隣接する惑星を飲み込む可能性はありますか？いいえ、それはすぐに心配する必要のないことです。私たちの最も近いブラックホールでさえ2800光年離れています。あなたは、人類が地球温暖化、遺伝子操作されたウイルス、戦争などのいくつかの要因によって危険にさらされていると示唆しています。宇宙に自己持続可能なコロニーを設立することを除いて、私たちや次の世代に対して、世界をより安全でより良く準備するためにどのような大きなアドバイスを与えますか？ まるで解き放たれたジーニーを再び瓶の中に戻そうとするようなものです。核兵器の製造方法は既に知られており、それを作るための材料は、意欲的な組織や国によって入手可能です。核兵器の危険性に対して私が提案できる唯一のことは、現在電力や爆弾に依存している核分裂の代わりに、核融合の開発に多くの努力を注ぐべきだということです。そして、すべての核分裂性物質を深いボアホールに封じ込めることです。しかし、それだけでは他の技術やその危険から私たちを守ることはできません。これらの危険を回避する唯一の方法は、何らかの形の世界政府を設立することですが、それは圧政に陥る可能性があり、ブレグジットやトランプの動きから見ても、現在の世界の流れとは逆行しています。私たちは、驚異的な技術革新と科学の進歩の時代に生きています。それにもかかわらず、気候変動の否定からワクチン反対運動に至るまで、現在の反科学的な感情をどう説明しますか？私は同意します。人々は科学を理解していないために、不信感を抱いています。今、科学や科学者が低い、そして減少しつつある評価を受ける危険にさらされている時代に生きているようです。これは深刻な結果をもたらす可能性があります。なぜそうなっているのかはわかりませんが、私たちの社会はますます科学と技術によって支配されているにもかかわらず、若い人たちが科学をキャリアとして選ぶことを望む人が少なくなっているようです。おそらく、新しく野心的な宇宙プログラムが彼らを刺激し、天体物理学や宇宙論などの他の分野への関心を喚起するでしょう。2016年、あなたは「ブレイクスルー・スターホット」というプロジェクトを発表し、私たちの最も近い隣星系であるアルファ・ケンタウリに向けて、帆を持つ星間ナノ宇宙船の艦隊を送り出し、生命を探すことを目指しました。これらの探査機のために構築されている技術と、探査機が目的地に到達する確率について説明できますか？また、何を見つけたいと考えていますか？ナノクラフトは、地球上の巨大レーザーによって光速の20％まで加速されます。ナノテクノロジーは近年進歩しており、私たちは写真を送り返したり、生命のための他のテストを行ったりすることが可能になります。成功の可能性は低いですが、最も近い隣星での異星生命の発見の重要性と比較して、その価値はあります。無重力飛行の経験は、あなたが思っていた通りのものでしたか？人間の宇宙飛行の未来についてどう考えていますか？飛行は素晴らしかったです。無重力の部分は素晴らしく、高重力の部分も問題ありませんでした。もっと続けられたかもしれません。数十年の無関心を経て、宇宙旅行が再びニュースになっています。人類の生存は、宇宙のどこかに新しい住処を見つける能力に依存すると考えています。なぜなら、地球を破壊する災害のリスクが増大しているからです。したがって、私は宇宙飛行への公共の関心を高めたいと思っています。無重力飛行はその第一歩でした。地球が現在人間の生命に適している理由を説明できますか？ 地球上で人間の生命が存在するための条件とは何でしょうか？地球上の生命が可能なのは、いくつかのパラメータが特定の範囲に収まっているからです。その中には、地球が液体の水を持つために適切な温度と圧力を持っているような、明らかに環境に関するものもあります。1000億の星が存在する銀河系の中で、多くの星がいくつかの惑星を持っているため、これらの条件がどこかで満たされることは確かです。しかし、銀河や星が存在すること、星の内部で核融合反応によって化学元素が生成されること、そして化学が複雑な分子を可能にすることは、理論のパラメータが狭い範囲に収まっていることに依存しています。この自然の定数の明らかな微調整は、設計の証拠なのでしょうか、それとも別の環境的な影響なのでしょうか？私たちの「すべての理論」の最良の候補であるM理論によれば、同じ基本的な理論が異なるパラメータの値を持つ多数の有効理論を導くことができます。いわゆる自然の定数です。この広大な有効理論の風景の中には、地球のような惑星で生命を可能にする理論が存在するはずです。そんな理論が存在することを願うばかりです。さもなければ、私たちは存在しません。 もしあなたがエイリアンに人類文明の偉大な業績を一枚の封筒の裏に書くとしたら、何を書くでしょうか？ゲーデルの不完全性定理やフェルマーの最終定理は、エイリアンにも理解できるものです。しかし、これはあまりにも狭いかもしれません。美や音楽、詩について書くのは良くありません。なぜなら、それらは人間特有のものだからです。エイリアンはこれらの概念を理解できないでしょう。あなたが大のスター・トレックファンで、エピソードにホログラムとして登場したと聞いています。『スター・トレック：ザ・ネクスト・ジェネレーション』のエピソード「エレメンタリー、親愛なるデータ」と「瓶の中の船」では、コンピュータにユニークなシャーロック・ホームズのミステリーを作成させ、データ指令官を打ち負かすことができる敵を設定します。その敵、モリアーティ教授は、ホロデッキのプログラムと自分自身がシミュレーションであることを認識します。乗組員は最終的にモリアーティを騙し、ホロデッキから別のシミュレーションされた現実に「ビーム」します。そして、彼は探検と冒険の生涯を送ることになります。現実は実際には「誰かのテーブルの上にある小さな装置によって生成された作り物」かもしれません。私たちがシミュレーションの中にいないという証拠は何でしょうか？どうやってそれを証明できるのでしょうか？プラトン以来、哲学者たちは現実の本質について議論してきました。古典的な科学によれば、私たち観察者が知覚する外部の現実世界は、明確で私たちとは独立した特性を持っています。観察者と観察されるものは、客観的な存在を持つ世界の一部です。しかし、サイエンスフィクションでは、異なる種類の現実が描かれています。映画『マトリックス』では、人々は知能を持つコンピュータによって作られたシミュレーションされた仮想現実の中で無知に生きています。そして、これはあまりにも突飛な考えではないかもしれません。多くの人々は「セカンドライフ」のようなオンラインの仮想世界のシミュレーションされた現実で時間を過ごすことを好んでいます。 私たちがコンピュータ生成のソープオペラのキャラクターに過ぎないのではないか、どうやって知ることができるのでしょうか？それは無法地帯であり、私たちはただの遊び道具に過ぎません。シミュレーションが一貫した法則に従っている限り、私たちはそれを現実と区別することができません。そして、シミュレーションの背後に別の現実が存在することを証明する方法もありません。そうなると、それは私たちの現実になります。もし過去や未来に旅行する機会があったら、どの時代を選びますか？私は未来に行きたいです。過去は歴史から知っていますから。 あなたが最も尊敬する生きている人物は誰ですか、そしてその理由は？数年前であれば、ネルソン・マンデラと答えたでしょう。彼は一見不可能な状況に平和的な解決をもたらしました。現在、彼のような政治家は存在しないので、物理学者のエドワード・ウィッテンを挙げます。彼は学術界以外ではあまり知られていませんが、彼の仕事は私や他の物理学者にとって大きなインスピレーションとなっています。彼は現在プリンストンで働いており、弦理論や量子重力といったやや神秘的なテーマを研究しています。彼の重要性は、数学のフィールズ賞を受賞した唯一の物理学者であることからも示されています。これはウィッテンの能力に対する非常に重要な認識です。彼が賞を受け取った際に言われたように、「ウィッテンは確かに物理学者ですが、彼の数学の理解は数少ない数学者に匹敵します。彼は物理的な洞察を見事に応用し、新しく深い数学的定理を導き出すことで数学界を驚かせてきました…彼は現代数学に深い影響を与えています。」 あなたはどのように世界に記憶されたいですか？私はブラックホールや宇宙の起源に関する私の仕事で記憶されることを望んでいます。しかし何よりも、子供たちや孫たちにとって、素晴らしい父親や祖父として記憶されたいです。