宇宙になぜ我々が存在するのか (ブルーバックス)

著者 : 村山斉

• 講談社 (2013年1月18日発売)

作品紹介・あらすじ

私たちは星のかけらからできています。では、その星たちは何からできているのでしょうか。

宇宙のはじまりにどんどん近づきながら、宇宙はどうやってできてきたのか、どうして私たちがこの宇宙に存在しているのかをニュートリノ、ヒッグス粒子、インフレーション、暗黒物質など最新の知見を手がかりに解き明かしていきます。

感想・レビュー・書評

[ハイジさんの感想 · 2020年12月21日]

村山斉氏2冊目
「宇宙はなぜこんなにうまくできているのか」こちらが非常に読みやすくわかりやすかった（宇宙入門書としての位置づけらしいので当然かも）ため、今回はこちらに挑戦

この著は「ニュートリノ」がメイン
物理や宇宙の本に大抵登場する名前は聞いたことあるが、よくわからないヤツである
この「ニュートリノ」をひとことでいうと
「中性の（電気を持たない）小さい粒子（素粒子）」である

これに少し補足を加えると…
宇宙を構成するすべての物質は、「クォーク」と「レプトン」という素粒子の仲間から形成されている
クォークとレプトンは，それぞれ，自分とペアになる粒子をもっており、レプトンは電子とそのペアとなっているニュートリノで形成される
（あれ？補足するほど、難しい！）

とても大きな宇宙を理解するために、小さな素粒子の世界を知る必要がある


【宇宙のはじまり】
・宇宙誕生は今から約137億年前
・誕生直後の宇宙は原子より小さかった（ベビちゃん誕生　なんだか愛おしい）
・インフレーションが起こる
　原子より小さい宇宙が1秒もしないうちに数ミリに広がる
   （ビックバンが最初ではないのだ　数ミリって一見大したことないように感じるが、原子より小さいサイズから…だから凄いことだ）
・ビックバンが起こる
　宇宙のもっていたエネルギーが熱や光に変化し一気に熱くなる
・宇宙が三キロメートルくらいの大きさになると、粒子と反粒子のバランスが崩れる
    →ニュートリノの変てこな動きによる（これがネックで凄いことなのだ）
・宇宙が一億キロメートルになると、ヒッグス粒子が凍りつく
    →素粒子の世界に秩序が生まれ、多くの素粒子に質量が与えられるように
・宇宙誕生から約38万年後、宇宙が落ち着きはじめる
　原子ができるようになり、星や銀河が形成される


【上記内容の補足と備忘録】

■反物質について
（映画「天使と悪魔」で犯人が盗んだヤツ！爆発したら凄いエネルギーを発揮するのだ）

どんな物質にも、必ずそれに対応する反物質がある
・物質は、必ずその物質とついになる反物質と一緒に生まれる
・物質と対になっている反物質が出会うと大消滅と言う現象が起こり、物質も反物質も消滅する
・物質としては消滅するが、消えてしまった後には物質と反物質の重さの分だけエネルギーができる
・物質と対になる反物質は必ず同じ重さだが、電気の性質が逆になる

イメージとしては自分と鏡に映った自分の姿
また、反物質が出会うととてつもないエネルギーが発生し、消滅する
（自分の移った鏡に触れると爆発して消滅するイメージ　恐ろしい）
我々の普段の生活では起こり得ない

宇宙が誕生した直後は反物質がたくさんあった
反物質が作られるのと同時に物質も作られるので物質もたくさんあった
これらが出合いと消滅を繰り返し宇宙が広くなっていった
やがて反物質はほとんどみあたらなくなった
しかし星や地球、銀河など、はたまた我々人間などの物質は残っている
これは一体どういうことか
この謎の鍵を握っているのがニュートリノだ


■原子の世界
（下記は下↓に行くほど小さい）
・「原子」…原子核があり、周りを電子がまわっている
・「原子核」…陽子と中性子から成る
・「陽子」と「中性子」…クォークから成る

構成しているクォークは同じ、組合せの違いにより物質が異なる
（これがロマンで私たちを作っているクォークはもしかしたらはるか昔どこかの恐竜のものだったかもしれないし、もちろん星屑の一部でもある　しかしながらクォークには何の個性もないから遡ってたどれないのが残念なのだが）

私たちの身体を作る素粒子は
「電子」、「アップクォーク」、「ダウンクォーク」の3種類
しかし宇宙はこれら以外にたくさんの素粒子が発見されている

ここからなかなか難しい論点が展開される
そうニュートリノを知るには、素粒子の背景や宇宙の成り立ちが不可欠なのだ

○フェルミオン…「クォーク」と「レプトン」のように物質を形づくるのに関係している素粒子
○ボソン…力を伝える素粒子

■宇宙の力とは以下の4種類になる
・電磁力…力を伝える素粒子は「光子」
・強い力（核力）…力を伝える素粒子は「グルーオン」（クォーク同士若しくはクォークと反クォークがグルーオンによってくっつけられている）
・弱い力（核力）…力を伝える素粒子は「ウィークボソン」
・重力…不明らしい

■ヒッグス粒子
・ヒッグス粒子はエネルギーが低くなると自然に対称性が破られる仕組みが組み込まれている
　　→弱い力と電磁気力を区別する
　　→素粒子に重さを与える
・真空中にビッシリ詰まっており、重さを感じないため、高速で四方八方飛び回る
・しかし宇宙の温度が下がり、ヒッグス粒子が凍りついたため、原子がその場に留まるように秩序ができた
そのおかげで地球や太陽や私たちが出来た
（ここはあまり理解できていないため、とりあえずはこの程度で…）


【ニュートリノの特徴】
■ニュートリノは電荷を持たないため、他の物質とほとんど反応しない
（地球すら容易に貫通してしまうほど）
■ニュートリノは宇宙で最も豊富な素粒子の一つで、身の回りを光速で飛び交っており、私達の体を１秒間に数百兆個も突き抜けていく
しかし、ニュートリノは他の物質とほとんど反応しないので、私達がそれを感じることはない
■ニュートリノには重さがある（ニュートリノ振動という変化があり、変化があるということは時間を感じることであり、時間があるということは光速よりは遅い、すなわち重さがある）


乱暴にまとめると…
恐らくニュートリノの変てこな動きと、ヒッグス粒子の対称性が破られること
これらにより、地球や太陽や我々が宇宙に存在しているらしい

事実だけ記載すると何の面白みもないが、実際はなぜこういう結論に達したのか…という検証方法や、詳細や、先人のご苦労があり、そこも読みごたえがある
何より村山氏の文章はシンプルでわかりやすい
恐らく根っから親切な性格なんだろうなぁ…
残念ながら私めの能力では簡単に理解は出来かねるが、大変味深く読めた
次のステップへつなぐ1冊になったのは間違いない
ステップバイステップで少しずつ学んでいこうと思う
宇宙と物理って本当に面白い！
子供の頃の自分に教えてあげたいものだ

[りまのさん · 2021/01/15]

ハイジさん
私は、物理や数学が、全然できないのですが、だからこそ、物理学者や数学者の、頭の中や、人物像に、興味があります。
宇宙のことなどにも、素朴な憧れが、あります。
ハイジさんのレビューを読むと、ちょっと難しながらも、うっとりしてしまいます。

[ハイジさん · 2021/01/15]

りまのさん
再びありがとうございます！
自慢じゃないですが、私もコテコテの文系人間でしたし、学生時代遊んで暮らしたひどいツケがあり、基礎が全くありません^^;
理数系に興味を持ち出したのはココ数年です
少しずつ知識が増えると、わからないなりにときめきを感じ、いつの間にか夢中になりました
りまのさんも興味をお持ちのようですので、私を励みに（？）ぜひ理数系の世界を楽しんでみて下さい！
世界が広がります♪

[本の虫さんの感想 · 2023年7月22日]

かなり古めですので最新の素粒子論の発展と比較できます。
Newton雑誌でたまに出てくるドレイク方程式による宇宙人に出会える確率。タイトルに惹かれてそんな内容かなぁと思い読み始めましたが、実際は素粒子論のプロセスからの捉え方で面白さが増しました。

[ぽんきちさんの感想 · 2013年6月21日]

＜素粒子ふしぎ物語－いちばん小さいものを知ると、いちばん大きいものがわかってくる＞

われわれが普段目にしている日常の風景から、大きい大きい世界を考えてみる。山、地球、太陽、太陽系、銀河系、そしてどことも知れぬ宇宙の果て。
逆に小さい小さい世界を考えてみる。微生物、ＤＮＡ、原子、原子核、そして素粒子。
大きくしても小さくしても、その広がりは遥かに遠くまで続く。
　参考）『パワーズ・オブ・テン』

本書の冒頭は、ヘビが尻尾を加えた「ウロボロスのヘビ」から始まる。古来から用いられる、循環や永遠を象徴する意匠である。
本書が語る世界に対応させれば、ヘビの頭は大きな大きな宇宙、尻尾は小さな小さな素粒子である。
本書のタイトルは「宇宙になぜ我々が存在するのか」である。一方、副題は「最新素粒子論入門」である。
小さな小さな素粒子を語ることが、なぜ大きな大きな宇宙を語ることになるのか。

その前に、素粒子とは何かに簡単に触れる。
原子に「原子」という名前が与えられたとき、それは「もう分けられないもの」という意味だった。しかし、その後、原子は原子核と電子からなり、原子核は陽子や中性子からなり、陽子や中性子はクォークからなることがわかってきた。
クォークや電子は素粒子と呼ばれる。
研究が進むにつれ、素粒子にはいくつかの種類が存在することがわかってきており、標準理論では１７種類の素粒子があるとされている。

では、素粒子論がどのように宇宙論とつながるのか。
誕生時、宇宙はとても小さく、熱いものだった。莫大なエネルギーから物質と反物質が生まれた。物質と反物質は出会うと互いに打ち消しあい、消滅する。
宇宙がなぜ今のような姿になったか理解するためには、宇宙の始まりに、誕生した粒子と反粒子がどのような振る舞いをしたのかを理解することが不可欠である。
宇宙になぜ我々が存在するのか。
ごく簡単に書いてしまえば、それは宇宙の始まりに生じた物質と反物質の間に非常にわずかな非対称性が生じ、物質の方がわずかに多く残ったことによる。
おそらく非対称性は素粒子の１つのニュートリノが生んだと考えられている。

宇宙はどのように始まったのか、そして遠い未来、どのようになっていくのか。
その鍵は素粒子が握っているのである。

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ここまでが簡単な本書の流れである。
以下、個人的な感想となるが。
物質と反物質。ヒッグス粒子と「質量」。ニュートリノ。虚数の時間。多次元。超ひも理論。
最新の話題を盛り込みつつ、読みやすく、かつエキサイティングな本である。
図版も多く、適宜、Q&Aやコラムも挿入されて、工夫が感じられる。
著者は素粒子物理学における稀代の語り部と言ってよいだろう。
しかし、これは非常にかいつまんだダイジェスト版である。いうなれば、キャスト紹介とシナリオの要約だ。
非常におもしろそうな物語なのはわかった。だが、もっと深く理解するには、やはり物理学の知識が不可欠なのだ。「お話」として聞き続けるのはいささかもどかしい。
「次の一歩」としてふさわしい本は何なのだろう。いきなり専門的すぎる本は読めないし、かといって数式がほとんど出てこない本ではもどかしさからは抜けられないだろう。

素粒子物理、おもしろそうだ。と一方で思う。
しかし、そこへ登る梯子を今の自分は持っていない。ともう一方で思う。
惹かれる思いととまどいが同時にある。
自分はここに近付くことが可能なのか？
能力と興味を天秤に掛けつつ少々考え込んでいる。

（以下、さらに蛇足の雑感です）
＊何か、後半はとても私的かつ非科学的なレビューになってしまいました。むぅ。

＊カミオカンデもLHCもすごい装置だけれども。しかし現在実際に使用している機器は地上の物理学を元にしているわけで。例えば暗黒物質なるものは、人類が観測する術を持たない物質であるのかもしれない。虚数の時間を測るとか、五次元、六次元のものを捉えるとか、そういった「仕組み」を考案することは可能なんだろうか・・・？

＊ニュートリノに質量があることの証明は、ニュートリノ振動が起こっている→ニュートリノは時間を感じている→光速より遅く移動している→重量があると言う流れ。相対性理論も絡めたこの辺の発想がおもしろい。

＊ビッグバンならぬリトルバンを起こして素粒子の挙動を調べるというあたり、生命の誕生実験のようで興味深い。

[bokemaruさん · 2013/06/22]

ぽんきちさん、こんにちは。
五次元、六次元のものを捉える仕組み、ぜひ作ってみてほしいですよね！
次元が違う世界からは決して異次元を体感することはできないといいますから、想像だにできないのですが…だから興味大いにあります！物理学はちんぷんかんぷんですけど(^_^;)

[ぽんきちさん · 2013/06/22]

bokemaruさん
多次元、おもしろそうですよね。
次はそのあたりから専門的すぎずに多少歯応えのある本を探してみようかな・・・？　と引き続きちょっと考え込んでいます（＾＾；）。

この辺の話は、論理を追っていくとそうなんだけれど、たどり着く結論はどこかキツネにつままれるような（＾＾；）、そんな感じがしますねぇ。

[beatさんの感想 · 2024年2月10日]

ブルーバックスの広告で、ビートたけしさんが推薦しているのを見つけて気になり購入

ニュートリノや素粒子、相対性理論など、難解な物理学が中心ですが、できる限りわかりやすい表現でまとめて頂いてました（それでもやっぱりわからん）

宇宙空間に物質が存在する理由に対称性の破れがキッカケだったこと、そこにニュートリノが絡んでいること、でもまだよくわかっていないことも多々あること、が書かれていた（と思う）

宇宙の始まりが、極々小さな点で、そこからインフレーションが起こってビックバンが起こって、宇宙が冷えて（それでも4000兆℃やったかな）、ヒッグス粒子が固まって、素粒子が重さを持ったのもターニングポイント（だったかな）

とにかく、これだけ難解な理論をここまでわかりやすく丁寧に説明して下さるありがたさを感じながら読み進められました、面白かった

[wegmanさんの感想 · 2013年3月14日]

我々の体は結局は星屑からできている・・・宇宙、素粒子etc.。難しいことを非常に分かりやすく説明してくれている。

[taroimo1978さんの感想 · 2013年2月12日]

ヒッグス粒子の働きがホールデンの名言「クレージーな崖のキャッチャー」を思い起こさせました。(笑)
村山斉さんの文章は読んでいてとても気持ちよくなります。

[livermoriumさんの感想 · 2013年1月18日]

Twitterの企画でブルーバックスさんから
書籍（ゲラ）を頂いて読んだのですが、
副題にもあるようにこれは実は最新素粒子論入門なのですね。

どちらかというと表題に惹かれて読んだのですが、
素粒子論を突き詰めてゆくと、地球や私達といった
物質の存在の起源に大きく関わってくるようです。

普段宇宙や物理化学に興味を持たない人でも、
近年ニュースで取り上げる事の多くなった
ニュートリノやヒッグス粒子のことについて
優しい解説があり、最終章に表題の
”宇宙になぜ我々が存在するのか”に対しての
ヒントが明かされます。

手軽に読みやすいページ数ですし、
日常を宇宙に想いを馳せるのが楽しいです。

書評漫画ブログも描きましたので、
よろしければご覧になってください。

（記事の掲載と漫画の内容もブルーバックスさんの許可を頂いています）


http://fourclover.blog.so-net.ne.jp/2013-01-17-1

[横溝ルパンさんの感想 · 2016年8月18日]

同じ著者の「宇宙は何でできているのか」も読みましたが、この本の方が説明がわかりやすかったです。
今後さらに研究が進めば、宇宙誕生の100億分の１秒後くらいまで解明されるかもしれないと思うと、ワクワクしてきます。

[dousedreamさんの感想 · 2016年8月5日]

素粒子理論や最先端の理論のところは難しかった。宇宙創成を読んだ後だからか、知っている部分はアバウトに感じたので、理系の人にとっては大した話ではないのかも。もっと我々が何故存在するのか？という哲学的な部分を掘り下げているかと思ったが、どちらかと言う科学重視だったようだ。それでも十分興味深く面白かった。

[mikamirさんの感想 · 2013年9月9日]

ちょうど昨日、高エネルギー加速器研究機構の公開日があり、村山先生の特別講演を聴いた。講演の内容は、本書とほぼ同じものであったが、１時間の講演に非常によい内容が詰め込まれていた。難しい理論を抽象し、理解が容易な比喩で解説した好著である。講演を聴いた翌日、品川区図書館で借りて、１日で読めた。できれば、生の講演を聴く機会があれば、おすすめしたい。ＴＶなどでも機会があるだろう。

著者プロフィール

東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構（Ｋａｖｌｉ ＩＰＭＵ）教授、カリフォルニア大学バークレー校Ｍａｃ Ａｄａｍｓ冠教授。
１９６４年東京都生まれ。１９９１年東京大学大学院理学系研究科物理学専攻博士課程修了。理学博士。東北大学助手などを経て、２００７年から２０１８年１０月までＫａｖｌｉ ＩＰＭＵの初代機構長を務めた。専門は素粒子論・宇宙論。『宇宙は何でできているのか』（幻冬舎新書）はじめ著作多数。メディアを通して研究成果を伝えることにも力を入れる。難解な素粒子論・宇宙論をわかりやすい言葉で語る。

「2020年 『そうたいせいりろん for babies』 で使われていた紹介文から引用しています。」