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ダークマター存在せず? 
「エントロピック重力理論」と観測データが一致
重力レンズ効果による銀河の像の歪み
ライデン天文台(オランダ)の天文学者マーゴット・ブラウワー氏らの研究チームは、宇宙における重力分布の測定データを分析し、「エントロピック重力理論(ヴァーリンデ理論)」と一致する結果を得たと報告した。エントロピック重力理論は、2010年にアムステルダム大学の理論物理学者エリック・ヴァーリンデ教授が発表した重力についての新理論。重力とは「電磁気力」「強い力」「弱い力」と並ぶ自然の基本的な力ではなく、実は「見かけの現象」に過ぎないとする理論であり、発表当時、物議を醸した。この理論に立つと、宇宙の全質量・エネルギーの約27%を占めるとされる目に見えない未確認の重力源「暗黒物質(ダークマター)」を想定しなくても良くなる点も注目されている。ブラウワー氏らの研究論文は「英国王立天文学会月報」に掲載された。
研究チームは今回、3万3000個超の銀河の周囲での重力分布を測定し、それらのデータがヴァーリンデ理論による予測値と一致するかどうかを調べた。その結果、観測された重力分布はヴァーリンデ理論とよく一致していることが確かめられたという。
重力分布の測定には「重力レンズ効果」を用いる。銀河の重力によって銀河の周囲の空間が歪むため、歪んだ空間がレンズの役割を果たし、その空間内を通る光の進路が曲がる。これによって手前の銀河のまわりでは背後の銀河の像がわずかに歪む。この歪みを測定することで重力分布を調べることができる。
重力レンズを使って調べると、銀河の周囲では、アインシュタインの一般相対性理論から予想されるより強い重力が、銀河の半径の数百倍に及ぶ範囲に広がっていることがわかる。一般相対性理論に矛盾しないようにこの重力分布を説明するには、見えない重力源であるダークマターの存在を仮定する必要がある。一方、ヴァーリンデ理論では、ダークマターを想定せず、目に見えている天体だけを重力源として計算しても観測結果を上手く説明することができる。
ブラウワー氏は「ダークマターを仮定しても銀河のまわりの重力分布は説明可能である」と指摘する。つまり、今回の研究によってダークマターの存在が直接否定されたわけではない。ただし、ダークマターによる説明では、実際の観測で得られたデータと合致するようにダークマターの質量を決める必要がある。つまり、理論と現実を一致させるための自由変数として、ダークマターの質量が使われている。一方、ヴァーリンデ理論はこうした自由変数を利用しておらず、理論から直接導出した予測値が実際の観測結果と一致するという強みがある。
今年11月には、理論提唱者であるヴァーリンデ教授本人も、エントロピック重力によって「銀河の回転速度問題」を説明できるとする論文を発表した。渦状銀河の外縁部は、非常に速い速度で回転していることがわかっているが、目に見える通常の天体の質量にもとづく計算ではこの速度の説明がつかない。この問題を既存の重力理論の枠内で説明するには、目に見えない大量のダークマターを重力源として想定する必要があった。
エントロピック重力理論では、重力とは「物体の位置に関する情報量の変化によって生じるエントロピー的な力である」と説明される。物体の位置が変動することによって、情報量としてのエントロピーが変化し、この変化が重力という形を取って現れるという。つまり、重力とは、エントロピー変化にともなう見かけ上の現象ということになる。
この主張は、「電磁気力」「強い力」「弱い力」と並ぶ自然の基本的な力として重力をとらえる従来の物理学理論とは大きく異なっている。また、「情報」という概念を使って重力について説明しているところも、エントロピック重力理論の特徴である。三次元空間内の情報はすべて二次元平面に保存されるとする物理学上の仮説「ホログラフィック原理」とも深く関わっている。





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「重力もダークマターも実在しない。幻想である」物理学者が宇宙の定義を完全に覆す理論を提唱! 
科学革命が起き始めた!
ニュートンが万有引力の法則を見出して以来、“重力”は宇宙の厳然たる事実として誰もが受け入れてきた。しかし、ここにきて人類の世界観が大きく変わろうとしている。なんと、「重力もダークマターも実在しない」という驚愕の理論が実証されたというのだ!
「ヴァーリンデの重力仮説」
英紙「Daily Mail」(12月19日付)によると、今年11月オランダ・アムステルダム大学で物理学を教えるエリック・ヴァーリンデ教授が、アインシュタインの重力理解は完全に間違っている上、謎の暗黒物質ダークマターも存在しないとする「ヴァーリンデの重力仮説」を発表し、物理学界に激震が走ったが、オランダ・ライデン大学の研究チームが、同理論を実証実験でも裏付けたという。
まず、研究チームは、恒星や銀河などが発する光が、途中にある天体などの重力によって曲げられたり、その結果として複数の経路を通過する光が集まるために明るく見えたりする現象である「重力レンズ」を観察。そこで得られた3万個以上の銀河における重力の分布を、「アインシュタインの理論(ダークマターモデル)」と、「ヴァーリンデの重力仮説」から導き出した重力の分布予測と比較したところ、両者ともに観測結果と一致したそうだ。
同研究を率いた博士課程に在籍するマーゴット・ブラウアー氏によると、ヴァーリンデの重力仮説も従来の理論とほぼ同じぐらい正確であることが分かったが、同説は“自由な変数”(ダークマター)を用いていないため、従来の理論よりもシンプルであるという。
「ダークマターモデルの方が、若干ヴァーリンデ予測よりも正確ですが、ダークマターモデルは自由な変数を使っているのに対し、ヴァーリンデ仮説は使っていないという点を考慮すれば、ヴァーリンデ仮説の方が理論としては幾分か優秀です」
そもそも、ダークマターとは、銀河の回転スピードが「観測されている物質」だけのデータから計算された速度よりも速いことから、物理学者らが「宇宙空間には目に見えない物質があって、重力を及ぼしているに違いない」と考え、想定した仮想物質である。
すでにダークマターは、物理学に必要不可欠な概念として定着しているが、宇宙空間の現象を説明するために持ち出された“余分な物質”であることに違いはない。そこで、ヴァーリンデ教授は、従来の重力理論を考え直し、方程式からダークマターの存在を完全に取り除く必要があると考えた。教授によると、重力は宇宙の基礎的な力ではなく、“創発的な現象”であるという。
100年越しの科学革命到来か?
「創発的重力」とは、エントロピーの副次的効果として、重力のようなものが見かけ上出現するというもの。教授はこの理論を、オランダ人理論物理学者ヘーラルト・トホーフトが提唱した、我々の世界はホログラムから生まれる立体映像で、そもそも重力のない2次元空間から生じたものであるという「ホログラフィック原理」に適応し発展させた。ちょうど、熱が物質の運動に付随した現象であるように、重力も他の基礎的な物質の活動に付随している“現象”だといういうわけだ。
「空間、時間、重力についての常識はすぐに再考されなければなりません。物理学者はもうずっと、アインシュタインの重力理論が量子力学と折り合いが悪いことに気付いています。私の新理論は、そういった物理学の袋小路に劇的な変化をもたらすものです。我々は科学革命前夜にいるのです」(ヴァーリンデ教授)
物理学の標準モデルでは、世界は4つの基礎的な要素(重力、電磁気力、弱い力、強い力)で構成されているとされるが、何年もの間このモデルでは説明できない現象がなおざりにされてきた。たとえば、最良の理論である一般相対性理論をもってしても重力そのものやダークマターを完全に説明することができないのだ。
また、一般相対性理論は微小な粒子を扱う量子力学とも折り合いが悪いため、この閉塞状態を打破できる新理論を物理学者は求め続けてきた。そして、その候補として「ヴァーリンデの重力仮説」が浮上してきたのだ。
もし今後、ヴァーリンデの重力仮説が、さらなる実証テストをパスすれば、1世紀にわたり物理学を席巻してきたアインシュタインの重力理論の座を奪い、ダークマター理論も打ち捨てられることになる上、古典物理学と量子力学を統合した“統一理論”の完成につながる可能性まであるという。
アインシュタインが「特殊相対性理論」を発表した1905年から、100年余りの時を経て、物理学界に大胆な革命が起ころうとしている。今後の研究次第であるが、もしかしたら人類の宇宙観がヴァーリンデ以前と以後でガラリと変わってしまうかもしれない。今後もヴァーリンデ教授から目が離せない!

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