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デビッド・クリスチャン ビッグ・ヒストリー

「宇宙の時間軸からすれば、我々の存在は一瞬に過ぎません」デビッドは語りかける。ここでは、370万ビューを超える David Christian のTED講演を訳し、ビッグバンからインターネットまでの宇宙の歴史「ビッグ・ヒストリー」を理解する。

要約

素晴しいイラストを使って、ビッグバンからインターネットまでの完全な宇宙の歴史を、デビッド・クリスチャンが18分間で見事に解説します。これが「ビッグ・ヒストリー」です。複雑性や生命そして人間性について広い視野からの啓発的な見解であり、宇宙の時間軸からすれば我々の存在は一瞬に過ぎないことに気付かされます。

David Christian teaches an ambitious world history course that tells the tale of the entire universe — from the Big Bang 13 billion years ago to present day.

 

1 宇宙の一般的な傾向は秩序や構造から無秩序や無構造に向かう

まず ビデオをご覧下さい。そう スクランブルエッグです。でも これを見ていると 皆さん 少しだけ違和感を 感じてきませんか? お気付きかもしれませんが、実はこれは 逆回転で玉子が元に戻っているのです。黄身と白身が分けられましたね。今玉子の中に戻っています。我々は皆心の中ではわかっています。これは宇宙の動きとは違うと… スクランブルエッグはドロドロです。玉子は美しく、洗練されたもので 更に洗練されたもの、例えば ニワトリを作り出せます。我々は皆心の中ではわかっています。宇宙はドロドロから複雑に 変わったりはしないと…。実はこの直観は 物理学の最も基礎的な法則に反映されています。熱力学第二法則、エントロピーの法則です。それが基本的に言っているのは 宇宙の一般的な傾向は 秩序や構造から 無秩序や 無構造に向かうということ…つまり、ドロドロです。それであのビデオは ちょっと変に感じたのです。それでも 周りを見渡してみると 周囲には驚くほどの 複雑性があります。エリック・ベインホッカーの推定ではニューヨーク市だけで 100億種類もの商品が取引されているそうです。それは地球上に住む種の 100倍になります。それも一つの種によってです。70億もの個体がいて 貿易や旅行、インターネットで 膨大な複雑性を持った グローバルシステムにリンクされています。

 

2 宇宙の複雑性は段階的に作られていく

ここに大きな謎があります。熱力学第二法則に 支配された宇宙では どうすれば 先程述べたような複雑性を生み出せるのでしょう…あなたや私、そしてこの会場とかに 代表されるような複雑さです。答えはこんな感じでしょう。宇宙は複雑性を作ることができる。だがそれはとても難しい。ポケットには 私の同僚フレッド・スピアーが 「ゴルディロックス条件」と呼ぶものがあるようです。暑すぎず寒すぎず 複雑性の創造にちょうど良い条件… そこでもう少し複雑なものが現れます。もう少し複雑なものが現れた場所では もう少しだけ複雑なものが得られます。このようにして、複雑性が段階的に 作られていくのです。各段階はマジックのようです。宇宙の何もないところから 全く新たなものが 生み出されるように見えるからです。ビッグヒストリーではこれらの瞬間を 閾値の瞬間 と呼んでいます。それぞれの閾値において 行く手は更に厳しくなります。複雑なものはより壊れやすく より脆くなり ゴルディロックス条件はより厳しくなり 複雑性が生み出されるのは より困難になります。

 

3 宇宙が始まる最初の1秒で起こること

我々は極端に複雑な生物として 宇宙がいかにして第二法則に反して 複雑性を生み出すかの物語を 是が非でも知っておくべきです。またなぜ複雑性が 脆弱性や虚弱性を 意味するかも… それこそがビッグヒストリーで語られる物語です。しかしその為には 一見全く不可能と 思えるようなことをしなければなりません。宇宙の全体の歴史を調べることです。では、やってみましょう (笑) まず始めに 時間軸をさかのぼって 137億年前の 時の始まりに行きましょう。周りには何も存在しません。時間や空間すら存在しません。考えうる最も暗くて何も入っていないものを想像し 何億兆回も立方体に詰め込んで下さい。そういうところに来たのです。そして突然 バン!宇宙が誕生します。宇宙全体です。最初の閾値を超えました。宇宙は小さく 原子より小さいです。想像できないくらい熱いです。今日の宇宙に含まれる全てが詰まっています。想像してください。破裂し 信じられないスピードで拡がっています。最初はぼやけていますが その中から急速にはっきりしたものが浮かび上がります。最初の1秒間で エネルギー自体が明確な力に砕け散ります。電磁気力や重力などの力です。エネルギーはとても不思議なこともします。凝固して物質を形成するのです。光の粒子を作るクォークや 電子を含むレプトンです。それらすべてが最初の1秒で起こるのです。

 

4 宇宙の誕生後38万年に千分の一度だけ温度が低い青い部分があった

では38万年進めます。それは人類誕生後の期間の2倍に相当します。そこで単純な原子が誕生します。水素とヘリウムです。ここでちょっと立ち止まりましょう。宇宙の誕生後38万年です。宇宙がこの段階になると 沢山の事が分かっているからです。中でも重要なのは 非常に簡単な形であったことです。水素とヘリウムの原子の 大きな雲からなっていました。構造化はされていません。本当に宇宙のドロドロのようなものです。でもそれは完全には正しくありません。WMAP衛星等による 最近の研究が示すには 背景に実はほんの少しの違いがあるのです。ここに見える 青い部分は 赤い部分よりも千分の一度だけ 温度が低いのです。これらは小さな違いですが 宇宙が次の段階に進んで 複雑性を増すのに十分でした。

 

5 ビッグバンの約2億年後から恒星が宇宙の至る所に現れ始めた

それはこのようになります。重力は物がより多くあれば より強力になります。少しだけ密度の濃い部分では 重力が水素とヘリウム原子の雲を 圧縮し始めるのです。そうして初期の宇宙は数億の雲に 分割されていくのです。それぞれの雲は圧縮され 密度が高まると共に重力も増し 雲の中心では温度が上昇し始めます。そして雲の中心部では 温度が閾値を超えるのです。1000万度を超えると 陽子は溶解し始めます。そこで大量のエネルギーが放出されます。そして バン!最初の星の誕生です。ビッグバンの約2億年後から 恒星が宇宙の至る所に現れ始めます。数十億にもなります。そして宇宙は遥かに面白くなり 複雑になりました。

 

6 地球のような岩石の多い惑星は恒星よりもはるかに複雑

恒星は二つの新たな閾値を超えるような ゴルディロックス条件を生み出します。巨大な恒星が終期を迎えると 非常に高い温度を生み出して 陽子が解けて様々な変わった組合せを生じ 周期表にあるすべての元素を形成します。もし私のように金の指輪をしていれば それは超新星爆発により作られたものです。宇宙は化学的により複雑になります。そして化学的により複雑な宇宙では より多くのものを作るのも可能になります。そして新たに起こることは 若い太陽、若い恒星の 周りで これらの元素が結合して 渦巻き始めます。恒星のエネルギーによってかき回されるのです。粒子が形成され 雪片が形成され 小さな塵の固まりや 岩や小惑星も形成され 最終的に惑星や月が形成されます。わが太陽系もそうして形成されました 45億年前のことです。地球のような岩石の多い惑星は 恒星よりも遥かに複雑です。より多様な種類の物質を含んでいるからです。ここで4つめの複雑性の閾値を超えました。

 

7 生物は化学によって作られ、化学が電磁気力を支配した

そして行く手は更に厳しくなります 次の段階では 遥かに壊れやすく 遥かに脆弱であるものの 一方でもっと創造的であり 更なる複雑性を生み出すことができる ものが導入されます。それは勿論 生物のことです。生物は化学によって作られました。我々は巨大な化学物質のパッケージです。そして化学が電磁気力を支配しました。それは重力よりも小さなスケールで働きます。それで我々は恒星や 惑星よりも小さいのです。では化学にとって理想的な条件とは何でしょう?ゴルディロックス条件とは何でしょう?まずエネルギーが必要ですが 多すぎてもいけません。恒星の中心には大量のエネルギーがあり 結合された原子は全て再度分裂するだけです。少なすぎてもいけません。銀河系間の空間ではエネルギーが少なすぎて 原子は結合できません。ちょうどよい量が必要なのです。結果として惑星がちょうど良かったのです。恒星から近くて、近すぎもしなかったので…。

 

8 化学元素の多様性や水などの液体も必要

化学元素の多様性も必要ですし 水などの液体も必要です。なぜでしょう?気体では 原子が互いに速く通過する為 結びつくことができません。固体では 原子がくっつき合って 動けません。液体では 動き回って寄り添いあい 結合して分子を形成するのです。ではどこでそうしたゴルディロックス条件が見つかるのでしょう?惑星は素晴らしく 初期のわが地球は ほとんど完璧でした。太陽からの距離も程よく 水でできた巨大な海がありました。そしてその海の底深くには 地殻の中に亀裂があり 地球の内部から湧き出る熱を得られ 多様な元素も得られました。そしてその海底の割れ目で 素晴しい化学反応が始まり 原子が様々な変わった形で結合を始めたのです。

 

9 DNAが学習して更に多様性と複雑性を作り出している

勿論 生命は単なる 変わった化学反応ではありません。どうすればこの生存可能と 思える巨大な分子を 安定させられるでしょうか?ここで生命は 全く新たな トリックを生み出します。個別に安定化させるのではなく 情報を運ぶための テンプレートを安定させるのです。そしてテンプレート自体をコピーさせます。もちろん DNAのことですね。情報を格納する 美しい分子です。DNAの二重らせん構造をご存じでしょう。はしごの各段が情報を格納します。DNAはどうやって生命を作るかの 情報を格納しているのです。DNAは自身をコピーします。コピーをして 海を越えてテンプレートをまき散らすのです。そうやって情報が広がります。情報が我々の物語の一部となりましたね。しかしDNAの本当の素晴しさは その不完全さにあります。コピーをする過程で 数十億に一つのはしごで エラーが生じるのです。それが意味するのは DNAが 学習しているのです。生命を生み出す新たな方法を蓄積しています。エラーの幾つかは上手く機能するのです。DNAが学習して 更に多様性と複雑性を作り出しているのです。過去40億年にわたりそれが起こっています。

 

10 人間は小惑星衝突によって6500年前に始まった創造的な革命の一部

地球上の生命は その大半の時間において 比較的簡単な構造でした。単細胞です。しかしそれは多様性を持ち また内部は複雑でした。そして6~8億年前に登場したのが 多細胞生物です。菌類が誕生し 魚類が誕生し 植物や 両生類や 爬虫類 そして勿論 恐竜が誕生します。そして時には 大災害が起こります。6500年前に 小惑星が 地球の ユカタン半島近くにぶつかり 核戦争に相当する条件を作り出し 恐竜は絶滅します。恐竜にとっては悪夢です。しかし恐竜が残した隙間で繁栄してきた 我々哺乳類の 先祖にとってそれは吉報でした。そして我々人間は その小惑星衝突によって 6500年前に始まったその創造的な 革命的衝撃の一部だったのです。

 

11 人間を特別にしたのは言葉

人類は20万年前に誕生しました。それはこの偉大な物語の 一つの閾値と言えます。その理由を説明します。DNAが学習することを知りました。情報を蓄積するのですが とても時間が掛かります。DNAが情報を蓄積するのは 不規則なエラーによってで たまたま幾つかが機能したものです。しかしDNAはより速く学習する方法を生み出しました。脳を持った生物を作り出したのです。それらはリアルタイムで学習できます。情報を蓄積し 学習するのです。悲しいことは 死んだ時には情報も一緒に死ぬことです。そこで人間を特別にしたのは 言葉です。我々は伝達のシステムである言語を授かりました。とても強力且つ正確で 学んだことを正確に他人と共有できるので 集合記憶としての蓄積も可能になりました。それは即ち 情報を得た個人よりも長く生き 世代を越えて蓄積されていくのです。それ故に 種として とても創造的で 強力なのです。またそれ故に歴史があるのです。40億年の歴史の中で唯一我々が その才能を持っています。

 

12 集団学習が我々を特別にしている

私はその能力を 集団学習と呼んでいます。それが我々を特別にしています。その実例が 人類の歴史の初期段階に見られます。我々はアフリカの サバンナで種として進化しましたが その後新たな環境に移住していきます。砂漠やジャングルに シベリアのツンドラ氷河にも 厳しく辛い環境です。アメリカにもオーストラレーシアにも… 移住の度に学習が必要でした。環境を活用する新たな方法 周囲に対処する新たな方法の学習です。

 

13 農業はエネルギーの大鉱脈

そして1万年前に 地球環境の急速な変化、即ち 最後の氷河期の終わりを活用し 農業を学んだのです。農業はエネルギーの大鉱脈でした。そのエネルギーを活用して 人口は何倍にもなりました。人間社会はより大きく より密に より繋がったものとなります。そして500年前に グローバルに繋がり始めました。船や電車を通じて また電信やインターネットを通じて そして今では世界中の 70億人もの脳が 一つに繋がったようです。その脳はワープのような速さで学んでいます。そして200年前にまた別のことが起きます。他のエネルギー鉱脈を見つけたのです。石油です。石油と集団学習によって 現在の我々の周囲にある驚くべき 複雑性がもたらされました。

 

14 集合学習を人間が使いこなせるかは不明

そして今ここに 会議場に戻ってきました。我々は過去137億年を 戻ってくる旅をしました。強力な物語だと感じられたと思います。それは人間が驚くべき且つ 創造的な役割を果たしています。しかしそこには警告もあります。集合学習は大変強力な力ですが 我々人間がそれを 使いこなせるかは不明です。私は英国で育った子どもの頃に起こった キューバ危機のことを鮮明に覚えています。数日の間 生物圏全体が 破壊に瀕することになりました。それと同じ兵器が今も存在し 依然装備されています。我々がそのワナを避けても 他国が我々を待っています。我々は石油を使いすぎて 過去1万年にわたり人類文明の発展を 可能にしてきたゴルディロックス条件を 弱体化しているようです。ビッグヒストリーにできることは 我々の複雑性と脆弱性、そして我々が直面する 危険の本質を示すだけでなく 我々の集団学習の力も 示してくれます。

 

15 ビッグヒストリーは不可欠な知的ツールになる

そして最後に これが私の願いです。私の孫ダニエルに そして世界中の彼の友達や 同世代の人たちに ビッグヒストリーの物語を知ってもらい それを十分に知ることで 我々が直面する 課題と機会を 理解してもらいたい。その為に我々のグループは 世界中の高校生向けに ビッグヒストリーの 無料オンライン講座を作っています。我々はビッグヒストリーが 不可欠な知的ツールになると信じています。ダニエルや彼の世代が 巨大な課題と 巨大な機会に直面した際に… この美しい惑星の歴史における この閾値の瞬間において…。ご静聴ありがとうございました(拍手)

最後に

宇宙の一般的な傾向は秩序や構造から無秩序や無構造に向かう。その一方で、宇宙は複雑さを段階的に作っていく。地球のような岩石の多い惑星は恒星よりもはるかに複雑。生物は化学によって作られ、化学が電磁気力を支配した。化学元素の多様性や水などの液体も必要。DNAが学習して更に多様性と複雑性を作り出している。人間は小惑星衝突によって6500年前に始まった創造的な革命の一部。人間を特別にしたのは言葉と集団学習。ビッグヒストリーを学ぼう

 

 

 

和訳してくださった Masaaki Ueno 氏、レビューしてくださった Kyizom Lily Yichen Shi 氏に感謝する(2011年3月)。

137億年の物語 宇宙が始まってから今日までの全歴史


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