D.E.Pressler(プレスラー)「定義上、時間は一本の線で測ることはできないので、次元という言葉の使用は曖昧である......誤った議論から導き出された結論は無意味である」2002年、シカゴ大学での第12回相対性理論会議での講演より。Alfvén(アルヴェーン)、ノーベル講義、1970年12月11日、p.315-6アインシュタイン自身が、自分の研究を疑うことで誠実さを示したと言わざるを得ない。アインシュタインの信奉者たちはそのような自制心を持ち合わせていない。宇宙学者は数学的抽象概念に傾倒することで、自らに白紙委任状を書き、観測結果が適合しない場合には、理論を守るために必要なものを何でも自由に発明できるようにした。20世紀の半ば頃、天文学者は深宇宙に想像を絶するエネルギーの集中を発見して衝撃を受けた。重力モデルに限定すると、解像度の限界以下の超巨大・超小型の天体しか想定できなかった。物理法則は"ブラックホール"を可能にするために中断された。重力モデルに真っ向から反する銀河の運動が発見されると、物理学者は目に見えない"暗黒物質"の広大な領域を想像した。誰もそれを見ることができないので、彼らは体裁を保つために必要な場所に自由にそれを置くことができた。他の疑わしい仮定によって、宇宙がますます速く膨張していると考えられるようになったとき、重力のドグマに対する究極の違反である"暗黒エネルギー(ダークエネルギー)“が考案された。第1章では、これらの宇宙の迷宮を取り上げる。“科学の女王"としての現代宇宙論は、関連するすべての分野に境界を押し付け、悲惨な結果をもたらした。なって太陽の周りを移動しているという説だ。第3章では、太陽の熱核モデルに代わる電気的な代替案を提示する。これらの仮定から、太陽系の歴史を書くことは大きな飛躍ではなかった。重力が支配しているのであれば、惑星は何十億年もの間、規則的で予測可能な軌道上を移動してきたに違いない。ための静かな背景は、宇宙からのランダムな衝突によってのみ中断されている。時計仕掛けの太陽系は、"トップ・ダウン方式の推論"の力で、人類の起源、意識の歴史、文明の勃興についての理解にもしっかりと制限をかけている。この考え方によれば、私たちの初期の祖先の上空は、現在私たちが見ているものとほとんど同じであったに違いない。切実に必要としている動機を奪うことになった。人類の過去を研究している学者たちは、宇宙論者の信条に従うことが、科学の方向性を誤らせるコストを増やすことになるとは気づかなかった。Universe今日、新しいタイプの科学者が、現代宇宙論にその基礎のレベルで挑戦している。アイザック・ニュートンは1676年にロバート・フックに宛てて「もし私がさらに先を見ることができるとしたら、それは巨人の肩の上に立つことによってである」と書いている。この有名な言葉は、もはや決まり文句のようになっている。誰の肩の上に立つかは慎重に決めなければならない。20世紀に活躍した不世出の巨人たち(ノーベル賞受賞者を含む)の肩に乗って、研究者たちはプラズマ宇宙を研究している。空間は、絶えず予想を裏切る媒体である希薄なプラズマで満たされていることを思い出させてくれる。プラズマは荷電粒子の存在によって区別され、プラズマ中の自由に動く電子は電流の主要な担い手だ。現代の革新者たちにとって、電気は尽きることのない宇宙時代の驚きを理解するための鍵なのだ。現代の宇宙論のパッチワーク(継ぎはぎ細工)は不要だと研究者たちは言う。彼らは上から目線で抽象的な理屈を並べることはしない。彼らの理解は実験と直接観察から生まれる。実験室でのプラズマの挙動と宇宙でのパターンを比較することから始める。彼らの洞察は標準的な宇宙論が失敗した発見の道筋を一貫して予測することに成功している。最先端のコンピュータシミュレーションと、地球上で生成可能な最も強力な放電を駆使して、これらの研究者は、今、新たな革命的な宇宙像を指し示している。Artベンジャミン・フランクリンは、1755年3月18日にフィラデルフィアからサウスカロライナ州チャールズタウンのライニング博士に宛てた手紙の中で「稲妻は栄光の電気スパークに過ぎない」という結論に到達するまでの過程を記した議事録の一部を再現している。現代の宇宙論には基本的な要素が欠けている。その要素とは、電気である。すべての物質が電気を帯びた粒子で構成されていることを考えると、この欠落は不思議なことだ。電気を利用(依存)している。電気は、エネルギー源から何百、何千キロも離れた都市を効率的かつ便利に動かしている。自然が宇宙規模で同じように、同じ目的で電気を利用する手段を持っていることは驚くべきことだろうか?1世紀以上も前から、数人の一流の研究者が、地球上だけでなく宇宙でも電気現象が起きていることを発見していた。影響力のある宇宙物理学者たちが、過去150年間の偉大な電気理論家たちにほとんど注意を払わなかったために、現代の宇宙論から電気が消えてしまった。現在の天文学者や宇宙学者の多くは、宇宙で物質を組織できる力は重力だけであると考えている。電気的に不毛な宇宙で働く重力は数学的にモデル化することが可能なので、宇宙論の著名人が皆、数学者として最も輝いているのは偶然ではない。占星術や宗教的教義に代わって、ニュートン科学が素晴らしい成功を収めたことを否定する人はいないだろう。ニュートンの方程式は、20世紀の宇宙船を地球軌道に導き、さらに月や惑星へと導いた。実際、電気力は稲妻のような局所的な現象に限られ、大局的には重力だけが支配していることを天文学者に納得させたのは、ニュートン力学の実用的応用だった。重力理論は、ベンジャミン・フランクリンが凧を揚げる前、ジェームズ・マクスウェルが電磁気学の理論を構築する前に公式化されていた。1800年代後半には、電気を使った実験によって、オーロラや黄道光、土星の輪など、それまで謎に包まれていた自然現象が説明できるようになっていた。太陽の電気的挙動を推測する研究者もいた。科学雑誌には、彗星の電気的性質についての記事が掲載された。プラズマ研究所の研究に支えられて、さまざまな形で現在も続いている。印刷者であるベンジャミン・フランクリンは、アメリカ人として初めて国際的な科学的評価を得た人物。彼の著書『電気の実験と観察』は1751年にロンドンで出版された。宇宙空間にある荷電体の初期の電気モデルは、単純な静力学に基づいていたが、多くの問題に直面した。ガス放電や電気回路の研究など、その後の実験的研究の成果がなかったのだ。そのため、20世紀初頭には、電気理論への反発が強まったのもうなずける。宇宙は真空であり、完全な絶縁体であると考えられていたため、この"空虚"に電流を流すことは不可能だった。残念なのは、メンゼルの時代には、宇宙が空ではないことがすでに知られていたことだ。図6:電気研究者の初期の発明のひとつに、静電気を蓄えるための"キャパシター(コンデンサー)"の原型であるライデン瓶がある。これは二本の導体をガラス瓶などの絶縁体で隔てただけのものである。図7:ラムスデン発電機は、静電気を発生させ、それをライデン瓶に蓄えることができた。宇宙空間にある原子の何割かは1個以上の電子が失われて正に帯電している。その結果、正の"イオン"と負の電子を含む非常に薄い媒体がプラズマであり、目に見える宇宙の99%以上を占めていることから、"物質の基本状態"と呼ばれることもある。新たに発見された"プラズマ宇宙"を前にして、宇宙物理学者たちはそれまでの議論を覆し、プラズマは電荷のない"超伝導体"であり、電気力の異常な強さは、電子があらゆる電気的差異を短絡させるために電光石火の速さで移動することを保証するとした。この主張により、宇宙物理学者は、宇宙プラズマにおける電流の主要な役割を無視して、プラズマを磁化可能な気体として機械的に扱い続けることができた。この逆転現象は標準理論に大きな穴を開けてしまった。電波望遠鏡が映し出す宇宙には、磁場や電磁波が存在していることは、天文学者にとって避けて通れない事実だ。磁場は電流によって作られる。電波を発生させるには電力が必要だ。宇宙空間の磁場は、宇宙全体の膨大な電流の流れを示す宇宙のサインなのだ。1ダース以上の分野の科学者たちは、電気を無視できると信じて、神話的な宇宙の影で仕事を続けている。そこで、20世紀の最も洞察力に富み、優れた科学者たちが開拓した別の視点の紹介がふさわしいだろう。空間における磁場の役割については、第2章で述べている。Birkeland初期の電気理論家たちの研究は、実験室での実験と自然現象の体系的な観察に集中しており、ベンジャミン・フランクリンをはじめとするアメリカやヨーロッパの初期の研究者たちの最初の調査にまで遡ることができる。図8:ノルウェーの実験家、クリスティアン・ビルケランド今日の先進的な研究の多くは、ノーベル賞候補に7回も選ばれたノルウェーの天才、クリスティアン・ビルケランドの研究から生まれている。1889年から90年にかけて、ビルケランドの北極探検隊は、地球の極地で初めての磁場測定を行った。その結果、太陽から発生した荷電粒子が地球の磁場に導かれて、オーロラと呼ばれる環状の現象を起こしていることがわかった。主流の理論家たちは何十年も前からこの主張に異議を唱えていたが、1960年代から70年代にかけて行われた人工衛星による観測で、ビルケランドの説が裏付けられた。図9:二つのバンアレン放射線帯の発見は、宇宙時代の最初の驚きと言っても過言ではない。プラズマ科学者のクリスティアン・ビルケランドの実験に注目していれば、驚くことはなかったかもしれない。現在では、地球の周りにはフィラメント状の電流を含む磁場と高速荷電粒子の複雑な構造が存在することがわかっている。この構造は、地球と太陽のプラズマと磁場の境界を形成しているという仮定のもと、"磁気圏"と呼ばれている。NASAビルケランドは実験家だった。太陽や惑星を模した磁化された金属球に放電を起こさせ、真空に近い状態でテレラ(小さな地球)の実験を行ったことで有名だ。Birkeland(ビルケランド)、『ノルウェー・オーロラ・ポラリス遠征隊、1902-1903、第1巻:磁気嵐の原因と地上磁気の起源について』1908.図10:"テレラ"または"小さな地球"を操作するビルケランド(左)。真空ポンプを操作しているのは、真空ガラス室の右側にいる助手である。磁化された球体は電気的な光に包まれており、ビルケランドは地球の電気的環境、特にオーロラについて多くの知見を得た。実験で、ビルケランドは、電流誘起磁場によって形成されたフィラメントに沿って電流が優先的に流れることを示した(電流には必ず磁界が発生する)。観察結果を裏付けるものだった。プラズマ・フィラメントが一緒になると、お互いに自由に回転できるようになる。これにより、近距離反発磁力が発生し、フィラメントが互いに絶縁されて同一性を保つようにフィラメントを引き離す。その結果、フィラメントはねじれた"ロープ"のようになる。回転しているアイススケート選手が腕を引き寄せるように、フィラメントが引き寄せられると、どんどん回転が速くなる。このダイナミズムにより、対になった電流の挙動は、まさに電気的な"渦巻き"であり、プラズマボルテックス(渦)と呼ばれている(34-5ページ参照)。このねじれた電流ペアは、周囲の磁場に沿って電流の流れが整列し、最も効率的な電力伝送を実現することがわかった。このようなプラズマ中の自然な電流の流れ方を意味する"ビルケランド電流"という言葉が初めて科学論文に登場したのは1969年のことだ。電気の力を理解するには、些細な力である重力と直接比較する必要がある。電気力は、およそ10の39乗倍、より強力だ。一つ重要なことは、電流フィラメント間に働く電磁力は、フィラメント間の距離に反比例して変化するということだ。これは、重力が距離の二乗に比例して急激に減少するのとは対照的だ。これらの理由とより多くの理由のために、ビルケランド電流は、広範囲に分散した塵やガスを星や銀河にまとめるのに、重力よりもはるかに有効な手段だ。これらの流れは、宇宙空間にある物体にスピンを与えたり、スピンを取り除いたりするのにも非常に有効だ。「ビルケランドが知る限り、英国の科学者にとって彼らの地球は何もない宇宙空間に見事に孤立して立っており、重力以外の外部の宇宙の力からは隔離されていた。82.ビルケランドはノーベル賞候補に挙がっていたが、委員会が候補を準備中に亡くなった。ビルケランドは、通貨で表彰された数少ない科学者の一人であり、ノルウェーの200クローネ紙幣に彼の肖像と発明品が描かれている。図11:『ノルウェーのオーロラ・ポラリス探検隊』1902-1903年。スパッタリングによる巨大な尾の形成など、ビルケランドはこれらの本で予言した。ビルケランドの研究は、電流や磁場に対するプラズマの複雑な反応について、新しい世代の研究への道を開いた。彼の後継者には、ノーベル賞受賞者のアービング・ラングミュアやハンス・アルヴェーンなどのプラズマ研究者がいる。ラングミュアは、その生命感が血漿に似ていることから、この物質の状態を"プラズマ"という言葉で表現した最初の人物だ(「プラズマ宇宙論のパイオニア」参照)。ラングミュアは、プラズマが電荷を帯びた物体に反応して、物体の周りに細胞壁のような形(ラングミュア・シース)を作ることを観察した。layers(DLs)“と呼ばれることもある。シース全体には強い電界があるが、二重層の両側では電界はかなり弱くなる。プラズマ中に二重層があると、帯電した物体が周囲のプラズマから絶縁される傾向がある。この現象は、星の性質や、惑星や月のプラズマ環境に対する反応を理解する上で、特に注目すべき現象だ。高電荷を帯びた天体を、期待されるような電気的交換なしに接近させることができる。