第2章 物質について
科学が進歩するにつれ、その恩恵を享受するだけの人々は、神から遠ざかっていきました。
逆に科学者たちは、精緻を極めたこの世界の細部を知るにつれて、神の存在を信じないわけにはいかないようになっていったのです。
宇宙のことを研究する時、科学者たちは、宇宙を形作る元となっている物質やエネルギーにも目を向けなければなりませんでした。
太陽が燃えている仕組みを探るには、核融合、原子や電子、放射線や光、熱エネルギーなど、肉眼では見ることすら叶わないものの性質について知る必要があったのです。
今まで巨大な話に終始したため人間の小ささが強調されてしまいましたが、逆にミクロの視点で話をすると、今度は私たち自身が銀河系のように超巨大な存在であることに気が付くでしょう。
宇宙の話と比較しながら想像してみて下さい。
例えばコップ一杯分の水の中には、水分子が1兆の10兆倍くらいあります。コップ一杯で銀河系の星の数を上回っているのです。
分子レベルの視点で捉えるならば、私たちの体は銀河系に負けないくらい大きいと言えなくないかもしれません。
もちろん種類によりますが、分子の大きさは大体100万分の1ミリといったところ。
物質というのはたくさんの分子の集合体ですが、その分子はというと、様々な種類の原子が集まってできています。水なら水素原子2個と酸素の原子が1個でＨ2Ｏとなります。
今度はその原子について詳しく見ていきましょう。
原子はひとつの原子核とその周囲を回る複数の電子からなっています。
例えば原子核の大きさを地球サイズに置き換えるなら、電子は月よりも小さく、また月よりも遠いところを回っています。というか飛び交っています。
それが本当なら、原子のほとんどの部分がただの空間ということになってしまいます。
だとしたら、物の質量というのはどこから生まれてくるのか不思議に思えるのですが、それについては後述しましょう。
原子核というのは複数の"陽子"と"中性子"の集合体です。
原子という場合は主に数を示す場合に使われる言葉で、その性質を示す場合は元素と呼びます。陽子、中性子、電子、それぞれの数によって、元素としての性質が決まるのです。
なお、原子核までなら、高性能の電子顕微鏡を駆使してようやく見られる大きさです。
一方、電子はというと、あまりにも小さすぎるので見ることができません。電子は、現在これ以上分割できないと考えられている"素粒子"のひとつなのです。
今の科学で解明できる限りにおいて、これ以上は分割できない最小の基本粒子、素粒子。
原子核を構成している陽子や中性子の中身は、それぞれ3個ずつの"クォーク(素粒子の一種)"が集まったものです。
素粒子が一体どういう形をしているのかは、これからの研究を待たなければなりません。ただ、その素粒子こそが物資の最小単位と思われていたのに、今現在では17種類も存在すると考えられています。
そうなると、これが本当の究極なんだろうかという疑惑が出てくるのは否めないでしょう。
原子の時と同じ。原子が発見された当時は、これこそ究極の最小単位に違いなく、種類もわずか存在しないはずだと思われていたのに、それが今では百種類以上あるのですから。
物質を作る素粒子であるクォーク以外にも、素粒子同士を結びつける役目を持った素粒子や、光、電磁波の性質を担う"光子"や電子があります。まだ仮説の段階ですが重力を伝える"重力子"の存在も推測されています。そういったものが、実は物質の重さを司っているのではなかろうかと考えられているのでした。
ところで、そのようにバラエティーに富んだ素粒子について、ひとつの考え方が生まれます。
素粒子というのは例えば、紐のようなものかもしれない。同じ紐がいろいろなパターンで振動していて、その振動パターンこそが素粒子の種類となっているのではないだろうかと。
それが超弦理論、あるいはひも理論といわれる学説です。
もっとも、そうなるとその振動に使われるエネルギーは、一体どこから来ているのかという疑問も同時に湧いてくるのですが、いつの日か素粒子を映像として捕らえられるようになったら、それも解明されるかもしれません。
この世界はどこまで精密に作られているのか。宇宙の果てと同じで、小さい方の果ても、また現代の科学では知り得ないという結論しか得られないのでした。
しかし、話はこれで終わりません。実は今のところ私たちが知っている物質というのは、宇宙全体の5％に過ぎないと言われているのです。
では残りは何なのか。
耳にされたことがあるかもしれませんね。それがダークマター、ダークエネルギーと言われるものです。
ダークマターは宇宙全体の26％、ダークエネルギーは69％と試算されています。
どちらも観測と計算によって、存在はしっかり確認されているのですが、その実体がわからないという意味でダーク、暗黒という名称が付けられています。
ダークマターは物質というだけあって何となくわかるのですが、ダークエネルギーというのはいかがでしょう。少し説明しておきます。
常識となっているかもしれませんが、宇宙の膨張はビッグ・バン(大爆発)から始まったと考えられています。
そうしてできた宇宙空間はダークマターを始め、質量を持つ物質で満たされていました。
ようするにその膨張の勢いにブレーキをかける引力が、至る所に存在しているわけです。
ある時科学者たちは、遠くにある天体の距離を数多く観測することで宇宙の全体の膨張速度を割り出し、どれくらい減速しているのかを調べようとしました。
ところが驚いたことに、結果はまったくの逆。宇宙の膨張は減速どころか、加速していることが分かったのです。
検証を重ねてもその結果が揺るがない以上、そこに何かしらのエネルギーが必要なはずだと考えられたのでした。
どういう理屈がそこにあるのかは、もちろんわかっていません。正体不明という意味で、そのエネルギーにはダークエネルギーという名称が与えられたのでした。
研究者達によって導き出された結論には驚かされましたが、この世界の形作る小さなものを突き詰めて行ったはずなのに、結果として宇宙というこの世界が収まる巨大な器にたどり着いてしまったことには、改めて神の全能を感じざるを得ないのでした。
