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最初、人間が窺い知れぬ状態があった。
今から137億年ほど前、その揺らぎから宇宙が誕生した。宇宙はインフレーションにより急膨張し、過冷却状態になった。誕生の10の-13乗秒後には過冷却によって真空が相転位を起こし、ヒッグス粒子の場に満たされ、ヒッグス粒子と相互作用する素粒子（光子以外）に質量が生まれた。
火の玉の中身はクオークとレプトンである。粒子の誕生とともに力(相互作用)も誕生したと考えられている。まず、出現したのは重力である。誕生の10の-38乗秒後と推定されている。ほかの相互作用が光子やグルーオンなどの素粒子の交換で伝達されることから重力を伝達する粒子はグラビトンと呼ばれている。すべての素粒子に引力（万有引力）として、遮られることなく無限遠まで働くため、マクロの世界を支配している。地球、太陽、銀河系などの天体の運行をつかさどり、巨大な宇宙の構造を作り出している。
次に現れたのはグルーオンにより媒介される強い相互作用と電弱相互作用(弱い相互作用と電磁気力）と呼ばれる２つの力で、誕生の10の-33乗秒後と推定されている。誕生の10の-13乗秒後に弱い相互作用と電磁気力に分かれた。弱い相互作用は伝達距離が極めて短いために、日常の世界で、その影響を見ることはない。
誕生の10の-6乗秒後、クオークがグルーオンによりまとめられ、陽子や中性子が作られた。陽子と中性子は中間子を媒介として原子核を形成した。強い相互作用、グルーオンは陽子、中性子、原子核に閉じ込められ、日常の世界で見ることはない。
さらに温度が下がって、宇宙には陽子と中性子、それらの結合した原子核、電子、光子、ニュートリノが基本粒子として残された。初期の宇宙では陽子が2個、中性子が2個のヘリウム原子核までができた。強い力は原子核の中に封じ込められた。
参考：KEK高エネルギー加速器研究機構： キッズサイエンティスト
+ + + 無限を飼いならす方法 + + +
無限は厄介な概念ですが、たやすく推論できます。
「父ちゃん、あの山の向こうには何があるの？」
「あの山の向こうには町があるのさ。」
「その町の向こうには何があるの？」
「町の向こうには海がある。」
「海の向こうには何があるの？」
「大きな陸地があって、山や町がある」
「その陸地の向こうには何があるの？」
「また海がある。」
「2つ目の海の向こうには？」
「やっぱり大きな陸地がある」
小さな子供でも無限は思いつきます。うえの会話は幸運なことに地球を一周して元に戻り、無限が回避されました。子供はそのことにすぐに気づいて、興味を海の大きさや、一番大きな町はどこかなど、有限のものに移すでしょう。われわれも一流の物理学者にうまく丸め込まれているのでしょうか。素人には、物理学者は無限の時間と空間に垣根を築いたように見えます。
無限をイメージするキーワードは繰り返しです。まっすぐに伸びる線路。その先は地平線のかなたに消えます。地平線まで行ってみると、やっぱり同じ方向にまっすぐ線路は伸び、視界のかなたに消えます。無限をイメージするときは、通常、こんなイメージを持つのではないでしょうか。無限を「実現する」手続きも同じように繰り返しです。無限自体をそのままイメージすること、無限を実際に行うことは不可能です。何度でも繰り返すことが原理的に可能なイメージ、操作は無限の概念に容易に結びつきます。
無限の空間や時間は観測できる研究対象ではなく、言い換えれば、いつまでたっても結論が出ない実験や観測です。物理学の目標はすべての物体やエネルギーについて語る体系作りです。ビックバンによって無限が回避され、現宇宙の一応のめどが立って、物理学者はほっとするとともに、がっかりしたのではないでしょうか。
しかし、無限は回避されたわけではありません。ビッグバンより前の状態という質問が成立します。無限の過去は知ることができないし、無限のかなたは知ることができないと説明されただけです。絶対に（この表現にも無限が潜んでいる）知ることができなければ「ない」のでしょうか。
+ + + 高温の素粒子の運動・生成･消滅は数学で記述される + + +
相互作用のかたちは、場の量子論（ゲージ場理論）にもとづいています。強い力は量子色力学（QCD）、電磁力と弱い力はワインバーグ・サラム理論で記述され、この２つの理論を合わせて「標準模型」とされています。
相対性理論による重力場の説明はへこんだ平面としてイメージされます。質量により空間が変形し、その空間を運動する質量(物体)の速度や方向が凹みに応じて影響を受けます。同じように、電磁気学で考察する電場、磁場も同じように空間が変形して、荷電粒子に力を及ぼすとイメージできます。ゲージ粒子を交換することで力を及ぼすのが、日常の電磁気現象などを考えると、どうも頭に入りません。とりあえずは高温における素粒子物理学と捉えています。
+ + + ビックバン宇宙は観測と理論から導かれた仮説である + + +
ビッグ・バンと呼ばれる宇宙の始まりは、虚無の空間の中に突然、強い光とともに爆発が生じたようなイメージです。しかし、冒頭書き出したように、初めにあった虚無の空間は人間のうかがい知ることができないため、虚無にしろ、ほかの言葉にしろ、表現することは不適当です。空間も３次元空間なのか、それとも、３次元は生まれた宇宙空間の特長なのでしょうか。また、時間もこのときに生まれたとする説もあります。
ビッグバン宇宙はアインシュタイン方程式の解の一つとして予想され、ハッブルが観測によって膨張していることを証明しました。宇宙の星雲の大部分が地球から遠ざかっていて、遠い星雲ほどスピードが速い。そのスピードから計算すると、100億年ほど前には地球と同じ位置にきます。つまり、星雲のスピードが今と変わらないとすると、100億年前の宇宙は非常に小さい。多くの物質を小さな体積に圧縮すると温度が上がります。また、空間を小さくすると電磁波の波長が縮んで、温度が上がります。当時の温度を、現在の物質の量と密度から推測できます。こうして生まれたのがビッグバン仮説です。より詳細な計算により、宇宙の年齢は137億年と見積もられています。
膨張スピードは星雲までの距離に比例するので、遠い星雲は光速で遠ざかると予想され、その星雲は観察できません。星雲の速度が高速に達する距離を宇宙の地平線と言います。もう一つの宇宙の地平線は宇宙年齢×光速です。現在はどちらが大きいのでしょうか。さらに、付け加えるなら、宇宙空間はこれらの地平線より先にも広がっているのでしょうか。
ただ、地平線の外側の空間は存在していても、見ることはできません。つまり、窺い知ることのできない部分です。宇宙を外から眺めること自体が不可能で、意味がありません。しかし、人間は、当時小さかった宇宙を外側から眺めるというイメージを簡単に作り出してしまいます。爆発して高温の炎が飛び散るのではなく、風船が膨らむイメージがより正確なのでしょう。
+ + + 無限は数学の中に現れる + + +
中学のときに、数学の先生の推薦の言葉に乗って、解析概論（改訂第3版、高木 貞治著、岩波書店）を小遣いをはたいて購入しました。結果は惨憺たるもので、この本は高校生のときに1度開かれましたが、結局、大学時代まで眠ったままになりました。大学に入ってから3分の1くらいまで勉強したはずですが、最初の数ページの印象しか残っていません。
この本の最初に書かれているのがデデキントの切断です。実数の定義に使われるデデキントの切断は無限を利用した定義です。が、中学生のときにはこの定義の意味が理解できず、最初の10ページほどで立ち往生してしまいました。ところで、数学ではいたるところに無限が登場し、無限の概念なくては解析学は成り立ちません。高度な数学は知りませんが、無限は無定義で証明に使われています。
続いて数学入門（遠山啓著、岩波新書）を購入しました。この本は中学生の自分にとって、とても理解しやすく、中学生のうちから高校の数学まで展望できました。
+ + + 無限小と無限大は裏腹の関係がある + + +
ビッグバン理論による宇宙開闢時の姿は時刻と温度と空間の大きさとその温度で物質がどうなっているかで説明されます。空間の大きさと時刻は相関し、その相関係数がハッブル定数です。空間の膨張速度となりますが、値が変動しないとされているため、開闢時、すなわち、時間が無限小の場合は、無限小の宇宙空間を想定します。含まれる物質（エネルギー）は現在と同じため、宇宙のエネルギー密度は無限大に近い値となり、温度も無限大に近い値になります。現在、加速器を用いた実験で調べているのは無限大に近い温度での物質の状態です。無限大に近い物質密度は実験的に再現できません。もっぱら素粒子の状態を参考にして、ビッグバンが語られます。
無限小はゼロです。ビックバンに象徴されるように、ゼロと無限大は相互に関連します。どんな数でもゼロで割ると無限大になります。
ところで、物質密度が無限大に近いとき、ブラックホールができるはずですが、宇宙はブラックホールになりませんでした。この矛盾はどう説明されるのでしょうか？
+ + + 温度は粒子の運動エネルギーである + + +
温度とは分子や原子、素粒子の持つエネルギーです。電子と原子核が分離するような温度は測定できません。なぜなら、温度計が使えないからです。高エネルギー粒子は運動エネルギーを温度に換算します。素粒子で使われる運動エネルギーの単位はeV（エレクトロンボルト）で、１Vの電位差によって電子が得る運動エネルギーです。大雑把に温度に換算すると、１eVは1000K（絶対温度）に相当します。変換定数はボルツマン定数です。そして、粒子の運動エネルギー（エネルギー準位とも言う）が変化するとき発生する電磁波の色から運動エネルギー、すなわち、粒子の温度を推定します。光は電子のエネルギー順位が変化する時に発生し、物体は数百度から数千度の範囲で可視光線を出し、運動エネルギーに依存した色の光が発生します。
+ + + 測定は系に影響する + + +
温度が低く、物質の温度が原子や分子の運動エネルギーで測定できる場合は物質は光を発生しませんので、閉鎖した物体の物理量に換算して温度を測定します。たとえば、赤く着色したアルコールの体積などがよく使われます。温度が高いとアルコールの体積は増え（アルコールの分子運動が高まるためと説明されます）、温度が低いとアルコールの体積が減ります。細い均一な太さの管に入ったアルコールはその長さで体積を、すなわち温度を測定できます。
また、半導体が持つ温度によって電気伝導度が変化する性質を利用しても温度を測定でき、最近ではこちらのほうがデジタル技術と相性がよいので普及しています。
温度を測定するには、その物体に温度計を差し込まなければなりません。差し込む温度計の温度より温度が高い物体の場合、温度計を入れることで温度が少し下がります。逆に、温度が低い場合は温度が少し上がります。厳密に正確な温度を測定する場合は温度を測る行為そのものが対象の温度を変える可能性を正確に評価する必要があります。もしくは、測定による対象の変化がごく小さく、例えば99%以上（この量も測定するという行為の目的による）は正確であるという予想の元で測定行為は計画され、解釈しなければなりません。
測定する行為が対象に影響するのは、温度や物理学な測定に限りません。世論調査をするときはアンケートを行います。アンケート自体は温度計とみなすことができます。対象とする集団のサイズとアンケートの規模により、アンケートを行った影響がでることがあります。例えば、全校生徒を対象としたアンケートなど。また、質問内容とその順番により、回答者の考えが変わるかもしれないことを想定する必要があります。アンケートを計画するときはこれらの点について注意する必要があるし、測定結果（アンケート結果）を解釈するときも同様です。
+ + + 宇宙における理論的最高値と最低値 + + +
高い温度には限界がありません。しいて言えば、（宇宙全体の質量−１個の素粒子）を運動エネルギーに変換して、残した１個の素粒子に与えたときの温度でしょう。一方、低い温度には限界があります。温度は素粒子の運動ですから素粒子が静止しているとき、温度がゼロです。この温度を絶対零度といいます。絶対零度を基準とした温度を絶対温度といい、Ｋであらわします。水の状態変化で決めた0℃と100℃はそれぞれ絶対温度でそれぞれ273Kと373Kです。
宇宙の年齢を想定することで、時間の最大値137億年（宇宙の年齢）と距離の最大値137億光年（光が137億年かかって進む距離）が示されます。現在、質量の最大値（宇宙の質量）が問題となっています。暗黒物質（ダークマター）という光やその類のものでは観測できない物質の量の測定が焦点です。質量の最小値は光子の0です。
+ + + 日本神話には生まれてすぐに姿を隠す神がいて、宇宙創生の基本粒子や相互作用を想起させる + + +
宇宙創生のときに物質と同時に相互作用が出現し、基本粒子や相互作用が温度が下がると消える（見えなくなる）くだりは、古事記の書き出しを思い起こさせます。
天地初めて発れし時に、高天原に成りし神の名は、天之御中主神、次に高御産巣日神、次に神産巣日神、此の三柱の神は、並に独神と成り坐して、身を隠しき。
次に、国稚く浮ける脂の如くして、くらげなすただよへる時に、葦牙の如く萌え騰れる物に因りて成りし神の名は、宇摩志阿斯訶備比古遅神、次に天之常立神。此の二柱の神も亦、並に独神と成り坐して、身を隠しき。上の件の五柱の神は、別天津神ぞ。
初めの３柱の神はクオーク、弱い相互作用、強い相互作用になぞらえるでしょう。誕生と共に姿を消す神は日本神話の独創と思います。日本人は、なぜ、このような神を思いついたのでしょうか。
