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。「この読後の爽快感は何だろう。宇宙の謎について、科学者はどのように解決しようとしているのか、面白いように理解できる。この高度な内容をほぼ予備知識無しでもスラスラ読めるのは奇跡だ」西成活裕氏（東京大学教授）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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地球を呑み込むブラックホール？
大型ハドロン衝突型加速器（LHC）が二〇一〇年に運転を開始したとき、地球を呑み込むブラックホールが発生するかもしれないと心配された。
あるいはさらに劇的に、素粒子を不安定にし、ワインバーグとグースが初期宇宙について仮定したような、相変化を引き起こし、この宇宙そのものが終焉を迎えるかもしれないとも懸念された。
このような可能性は真剣に評価されたが、LHC程度のエネルギーによる素粒子同士の衝突は、宇宙では定期的に起きており、悪影響はないため、最終的には安全だと結論づけられた。
だが、このような議論は、宇宙インフレーションの条件を真剣に再現しようとする実験には当てはまらない。そのような実験は、この宇宙を本当に終わらせてしまうかもしれない。
それは憂慮すべき事態だが、おいそれとは手の届かない実験領域でもある。
この本で説明した理論や現象の多くが、暫定的なものだとしても、私たちの宇宙のシミュレーションには、それらを含めざるをえない。
ダークマター、ダークエネルギー、星やブラックホールのサブグリッドの詳細、そして今やインフレーションとそれがもたらす宇宙の初期条件などだ。
その他の現象、たとえば磁場や、光速に近い速度で宇宙を疾走する、宇宙線と呼ばれる小さな物質の塊などについては、それぞれ一冊の本が書けるほどで、シミュレーションに及ぼす影響も精力的に研究されている。
しかし、今のところ、それらが私たちの理解に大きな違いをもたらすことはなく、むしろ細部への修正にとどまっている。
シミュレーションは、その性質上、完全なものにはなりえないが、銀河を記述するための最も重要な要素の概要を私は説明したつもりだ。材料を扱った後は、結果を再検討しよう。
シミュレーションは、宇宙空間に実際に存在するものと単純に比較できるような予測を生み出すものではない。すべてのシミュレーションは、近似であり、カオスはわずかな不正確さを宇宙規模にまで拡大する。
また、インフレーションは、時間の始まりを明確に記述するのではなく、膨大な範囲の可能な出発点を与える。
気候学者が百年後の正確な天気を知ることができないのと同じように、シミュレーションのコードは、宇宙の仕組みに関する一般的なガイドラインを超えるものを与えてはくれない。
麦と籾殻を区別する
それでもコスモロジストは、現実の宇宙とシミュレーションとを比較し、ダークマターの性質や、ダークエネルギーが宇宙を押し広げている速度、あるいは百三十八億年前の万物の起源を支配していた物理学について、何かを推測したいと考えている。
これを達成するためには、自動化された望遠鏡が収集する膨大な量のデータを知的ふるいにかける必要がある。
そのデータは、シミュレーションと比較されなければならないが、単純な一致を求める方法でではない。コスモロジストの仕事の一つは、麦と籾殻とを区別することだ。
私たちのコンピュータ世界と現実世界とのあいだで、何が一致しているのか、何が本当に違っているのか、何がランダムな気まぐれの結果なのか、何がまだ分かっていないのかを判断する必要がある。
人間は宇宙にあるすべてのデータを消化することはできないし、シミュレーションの結果もすべて把握することはできない。
いまや、私たちはますますコンピュータに仕事を任せるようになってきている。そのためには、まったく異なるタイプのシミュレーションが必要になる。
（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」
