ウォール・ストリート・ジャーナル、BBC、タイムズなど各紙で絶賛されているのが『THE UNIVERSE IN A BOX 箱の中の宇宙』（アンドリュー・ポンチェン著、竹内薫訳）だ。ダークマター、銀河の誕生、ブラックホール、マルチバース…。宇宙はあまりにも広大で、最新の理論や重力波望遠鏡による観察だけでは、そのすべてを見通すことはできない。そこに現れた救世主が「シミュレーション」だ。本書では、若き天才宇宙学者がビックバンから現在まで「ぶっとんだ宇宙の全体像」を提示する。「コンピュータシミュレーションで描かれる宇宙の詳細な歴史と科学者たちの奮闘。科学の魅力を伝える圧巻の一冊」野村泰紀（理論物理学者・UCバークレー教授）、「この世はシミュレーション？――コンピュータという箱の中に模擬宇宙を精密に創った研究者だからこそ語れる、生々しい最新宇宙観」橋本幸士（理論物理学者・京都大学教授）、「自称世界一のヲタク少年が語る全宇宙シミュレーション。綾なす銀河の網目から生命の起源までを司る、宇宙のダークな謎に迫るスリルあふれる物語」全卓樹（理論物理学者、『銀河の片隅で科学夜話』著者）と絶賛されている。本稿では、その内容の一部を特別に掲載する。
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ブラックホールは破壊の原動力
ブラックホールが銀河全体を破壊するというアイデアは、現実の宇宙で見られる、ブラックホールの力についての明確な証拠がなければ、空想的なものに思えるだろう。
新しいシミュレーションが提示した図式は、ブラックホールと銀河の関係を説明するのに役立つ。大きな銀河が大きなブラックホールを宿すことは、以前から観測されていた。
銀河が合体を繰り返して大きくなるにつれて、中心部のブラックホールも大きくなり、やがては星に対して非常に強力になり、銀河を攻撃することもある。
2000年代半ば、シミュレーションによって、ダーク・ハローと銀河の関係が、フィードバック・エネルギーによって決定されることが発見された。
今では銀河とその中のブラックホールのあいだにも同じような関係があることがわかってきた。
死にかけた銀河のガス
最近のシミュレーションでは、死にかけた銀河のガスは、一度に災厄に見舞われるのではなく、徐々に失われてゆくという、微妙な図式が描かれているが、ブラックホールは、依然として破壊の原動力とみなされている。 それにしても謎が多い。
たとえば、巨大なブラックホールはそもそもどこから来るのか？
本当に銀河の物語を理解したいのであれば、私たちは今、超大質量ブラックホールがどうやって誕生するのかを知る必要がある。
超新星爆発によって生じる比較的小さなブラックホールは、今日の超大質量サイズに充分早く成長することはできない。
現在のところ、私たちの銀河形成シミュレーションは、若い銀河の中心に超大質量ブラックホールを配置するようにプログラムされているが、そうすることの厳密な正当性はない。
現実には何が起きたのか？
最初の世代の星々が巨大で、おそらく私たちの太陽の1000倍以上の質量を持ち、それに対応する巨大なブラックホールを生成し、周囲を素早く食い尽くした、という可能性がある（現在最大の星は、それに比べれば羽毛のように軽いが、それでも太陽の100倍以上の重さがある）。
あるいは、宇宙初期に、ガス雲が核融合を起こすことなく、自らの重力で潰れる条件が整っていた可能性もある。その場合、星になる段階を迂回することになり、自然に巨大なブラックホールができる。
第三の可能性は、ブラックホールが、なぜか銀河のはるか以前からでき始めていたというものだ。今のところ、どの仮説が正しいかはわからない。
将来のシミュレーションが探究すべき謎である。
怪物に太陽系が襲われる可能性
正確なメカニズムが何であれ、ブラックホールが銀河に存在することは観測で明らかになっており、それゆえに、私たちもシミュレーションにブラックホールを取り入れる。
その自然な帰結として、二つの銀河が合体すると、一つだけでなく二つの超大質量ブラックホールができることになる。
私たちの銀河も含めて、ほとんどの銀河は、長い時間をかけて、複数のミニ銀河が次々と合体してできたものだ。
少なくともコスモロジストたちは、そう考える充分な根拠を持っている。
というわけで、私と共同研究者たちが完成させた最近のシミュレーションで、天の川銀河の中心に超大質量ブラックホールが一つではなく、十数個あったとしても、驚かないでほしい。
私たちのシミュレーション銀河にある十数個の超大質量ブラックホールのほとんどは、中心ではなく、はるか外側をうろついている。
ブラックホールが呑み込むガスが少ないため、あまり光らず、成長もしない。
だから、検出はきわめて困難な可能性が高い。
このような隠れた怪物が浮遊しているのは危険に思われるが、銀河はきわめて巨大なので、太陽系から数光年以内に怪物がやって来る可能性は非常に低い（私の見積もりでは太陽の一生のあいだで、約10億分の1の確率だ。不確定要素が多いので、正確な数字は計算できないが、とにかく、可能性はきわめて低い）。
実際、シミュレーションでは、このような「漂流型」の超大質量ブラックホールがもっとたくさん見つかってもいいはずだ。
しかし、漂流型の超大質量ブラックホールは、しばしば銀河の真ん中に迷い込み、そこに鎮座する中心ブラックホールと合体してしまうのだ。
（本原稿は、アンドリュー・ポンチェン著『THE UNIVERSE IN A BOX 箱の中の宇宙』〈竹内薫訳〉を編集、抜粋したものです）
「本当のところ」を知りたい人のための本――訳者より
著者のポンチェンは、新進気鋭の宇宙論学者（コスモロジスト）であり、現在はユニバーシティ・カレッジ・ロンドンの教授を務めている（近々、ダラム大学に移るとのこと）。コンピューターシミュレーションのスペシャリストで、多数の論文の他に、学術計算用のソフトウェアの作者でもある。
一昔前と違って、今では、理論と実験をつなぐコンピューターシミュレーションは、重要性を増し、宇宙論だけでなく、さまざまな分野で花形といってもいい存在に躍り出た。実際、この本を読めば、シミュレーションなしにダークマターやダークエネルギーが市民権を得ることはなかっただろうと推測できる。
また、ブラックホールの衝突による重力波が検出できたのも、その背後に無数のシミュレーションがあったからだ。ポンチェンは、そんな物理学の花形の「今」について、かなり突っ込んだ解説をしてくれる。突っ込んだ解説というのは、物理学者や天文学者が本当は何をしているのかについて、きちんと書いてくれている、という意味である。
本来ならば、「はーい、難しいシミュレーションをするとこうなりまーす」と、端折ってしまうような内容を克明に描いてくれる。この本以外で、宇宙論シミュレーションの実際について知ろうと思ったら、何年も勉強して、大学院まで行って、専門論文を読むしかないだろう。
本国イギリスでこの本が絶賛されている理由は、まさに、お茶を濁すようなことをせず、本気で読者に真実を伝えようという情熱が評価されているからだ。
ダークマターやダークエネルギーを組み込んだシミュレーションが成熟して初めて、物理学者と天文学者たちは「ああ、ダークマターやダークエネルギーって、実在するんだな」と、納得したのであり、最初からダークマターやダークエネルギーを追求していた人々は、無謀か先見の明があったかのどちらかだと思う。
現在、ダークマターとダークエネルギーの存在に根本的な異議を唱えている物理学者や天文学者は、ほとんどいないと思うが、その影には、無数のコンピューター・シミュレーションと、プログラムを書き続けた研究者たちの努力があったのだ。
本書は、最新の宇宙論の入門書として予備知識ゼロから読めるように書かれているが、一切のごまかしがなく、きちんと宇宙論シミュレーションの奥義まで紹介してくれる。
重厚な読後感が残る名著だと思う。
■新刊書籍のご案内
アンドリュー・ポンチェン【著】、竹内薫【訳】
定価2420円（本体2200円＋税）
☆全世界11カ国発刊のベストセラー！ 若き天才宇宙学者が描く最新のぶっとんだ宇宙論!!☆
野村泰紀（理論物理学者・UCバークレー教授）
「コンピュータシミュレーションで描かれる宇宙の詳細な歴史と科学者たちの奮闘。科学の魅力を伝える圧巻の一冊」
橋本幸士（理論物理学者・京都大学教授）
「この世はシミュレーション？――コンピュータという箱の中に模擬宇宙を精密に創った研究者だからこそ語れる、生々しい最新宇宙観」
全卓樹（理論物理学者、『銀河の片隅で科学夜話』著者）
「自称世界一のヲタク少年が語る全宇宙シミュレーション。綾なす銀河の網目から生命の起源までを司る、宇宙のダークな謎に迫るスリルあふれる物語」
ウォール・ストリート・ジャーナル紙
「エレガントに書かれている。宇宙論の最前線からの爽快で率直なレポート」
タイムズ紙
「優れた書き手が登場した。複雑なテーマであるにもかかわらず、本書は見事な軽い筆致で読み進むことができる」
BBC
「この本が見事なのは、最新の宇宙論を地に足をつけたものにしていることだ」
ジム・アル・カリーリ（理論物理学者『量子力学で生命の謎を解く』著書）
「望遠鏡や顕微鏡のことは忘れよう。ポンチェンの実験室は彼のコンピューターの中にあり、それは急速に科学で最も重要なツールになりつつある」
フィリップ・プルマン（『ライラの冒険』著者）
「本書は宇宙の謎を解き明かした先駆的な科学者たちの物語を明らかにする。明るく、挑発的で、大胆な本書は、宇宙に興味を持つすべての人に最適の一冊である」
