内容紹介
最新の結果に基づいた宇宙論の教科書。内容の深さ、エレガントさで、他の追随を許さない。 ワインバーグ(ノーベル物理学賞受賞)による、最新の観測結果に基づく宇宙論の教科書。
上巻は、ゆらぎのない、一様宇宙を扱う。下巻では、ゆらぎのある非一様宇宙を扱う。
著者略歴
スティーブン・ワインバーグ
1933年、ニューヨーク生まれ。コーネル大学卒業、コロンビア大学でPh.D.を取得。ハーバード大学教授を経て、現在テキサス大学物理学科教授で、天文学科教授も併任。専門は素粒子物理学と宇宙論。1979年に、S.グラショウ、A.サラムとともに電弱理論への貢献でノーベル物理学賞を受賞
翻訳者略歴
小松英一郎
1974年、兵庫県宝塚市生まれ。2001年、東北大学大学院理学研究科博士課程修了。テキサス大学教授を経て、現在、マックスプランク宇宙物理学研究所所長、東京大学高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構上級科学研究員。理学博士。専門は宇宙論
理数系書籍のレビュー記事は本書で255冊目。
ワインバーグ博士の有名な「場の量子論の教科書」に挑んだのが２年前。時間はあっという間に過ぎてしまう。
2008年に出版されたスティーブン・ワインバーグ博士の「Cosmology: Steven Weinberg」の邦訳版が昨年発売され、ようやく上巻を読むことができた。
翻訳をされたのはテキサス大学物理学科教授の小松英一郎先生。つまり翻訳者はワインバーグ博士の同僚で一流の天文学者、物理学者だ。
現代天文学最前線！宇宙創成とその未来に迫る（小松英一郎先生へのインタビュー）
http://ip-science.thomsonreuters.jp/interview/komatsu/
本書は数式がたくさんでてくる専門書。物理学や天文学を専攻する大学院生レベルの人が読む本だ。素粒子物理学者のワインバーグ博士が数々の最新の天文学の論文を読んで書いた教科書である。以下は出版社による紹介ページ。
ワインバーグの宇宙論(上): ビッグバン宇宙の進化
http://www.nippyo.co.jp/book/6106.html
ワインバーグの宇宙論(下): ゆらぎの形成と進化
http://www.nippyo.co.jp/book/6107.html
宇宙論についての博士の前著「Gravitation and Cosmology: Steven Weinberg」は1972年に刊行されたから内容はいささか古い。「宇宙が始まる前には何があったのか?： ローレンス・クラウス」で紹介したように、この20年間に宇宙論はめざましく発展した。本書はそれを踏まえた形で旧著以降の宇宙論を中心に解説した教科書である。
上巻の章立てはこのとおり。
第１章：宇宙の膨張（宇宙誕生から約4.6億年以降から現在）
第２章：宇宙マイクロ波背景放射 （宇宙誕生から約42万年頃まで）
第３章：初期宇宙（輻射優勢時代から始まり宇宙誕生から約6800年頃まで）
第４章：インフレーション
付録Ａ：いくつかの有用な数値
付録Ｂ：一般相対性理論の復讐
付録Ｃ：放射と電子間のエネルギー輸送
付録Ｄ：エルゴード定理
付録Ｅ：ガウス分布
付録Ｆ：ニュートン力学的宇宙論
章の順にしたがって宇宙誕生の瞬間に近づいていく。現代の天文学は通常、複数の研究者が共同で多くの天体を観測し、結果をコンピュータを使って統計処理したりシミュレーション計算したりすることで推論を行っていくものだが、本書はワインバーグ博士お一人が数式を駆使して進める「解析学的な宇宙論」である。僕の関心はコンピュータも使わずに、もっぱら解析的な手法だけでどれだけ天文学の研究が行えるものだろうかということにあった。博士はまるで巨大な風車に旧来の武器だけで果敢に挑む年老いた騎士のようである。
博士はこの点について次のように説明している。「私は本書を通じて、数値計算によって他所で得られた結果をたんに掲載したりせず、可能な限り、宇宙論的な現象の解析的な計算を与えようと試みた。過去の文献において、観測と理論を比較するのに使われている計算はどうしてもいくつかの細かい点を考慮する必要があり、それは解析的な取り扱いを不可能にするか、計算の主たる物理的な特徴をうやむやにしてしまう。私は、そのような場合には躊躇なく、計算の精度をある程度犠牲にして見通しの良さを選んだ。」
僕も「老騎士の後に続け！」と言わんばかりに勇み足で読み始めたのだが、この本が極めて難解なことにすぐ気が付いた。数式の導出が省略されているので、ほぼすべての数式を丸呑みしなければ先に進めない。数式に含まれる変数も天文学特有のものが多く、物理学の数式や変数にばかり馴染んでいる者は苦労させられる。
このまま進めば３割くらいしか理解できないかもしれない。読み進んで意味があるのだろうか？早めにあきらめて、他の本を読んだほうがよいかもしれない。そう思いながらもあきらめきれずに読み進んだ。
ところがしばらくするうちに本書の読み方がわかってきた。わからない数式は読み飛ばしてもよいのだ。幸いこの本は文章による解説が多く、天文学の本なので説明している事柄はいつも「具体的な何か」である。量子力学や場の量子論の教科書のように直観的にとらえられない対象を扱っているからではないからだ。
だから数式の部分を除けば７割がた理解できる本だったのである。物理学や数学の教科書よりも天文学の教科書は敷居が低いのだ。
とはいえ後悔したこともある。博士が1970年代にお書きになった一般向けの科学教養書「宇宙創世はじめの3分間 (ちくま学芸文庫)」を先に読んでおくべきだった。宇宙誕生の初期に繰り広げられる物質の生成プロセスは、前もって概要を知っていれば本書でいきなり詳しい解説を読んで混乱することもなかっただろう。
特に難しかったのは初期宇宙における元素合成（第３章）だ。陽子や中性子、電子、ニュートリノそしてそれらの反粒子などの反応プロセスに僕が慣れていなかったからだ。バリオンやレプトンの生成プロセスも難しい。さらに第３章の最後のほうで「アクシオン」が登場したのには驚いた。アクシオンは未発見の仮想粒子のはずである。そしてその超対称性粒子の「アクシーノ」は、冷たい暗黒物質（ダークマター）を作る粒子の候補とされているそうだ。
あともうひとつ興味をそそられたのは「宇宙背景放射のゆらぎ」の解析である。「昨夜の発表の感想： 宇宙誕生時の「重力波」観測 米チームが世界初 」という記事で紹介したように今年の３月、宇宙誕生時の量子的ゆらぎが観測されたという発表がされた。しかしその後、この観測結果には原始重力波の可能性以外にも２つの可能性があり、まだ確実なことは言えないので時間をかけて検証する必要があることがわかった。
原始重力波観測の成果に「待った」の声
http://www.astroarts.co.jp/news/2014/06/26gravity_wave/index-j.shtml
原始重力波の観測に「待った」〜真偽のゆくえは10月に持ち越し
http://blog.miraikan.jst.go.jp/topics/20140623post-500.html
検証されるポイント
１）「銀河の塵の効果」が不確か
２）「ｒ比」が予想より大きい
３）「限られた領域」から「全天」へ
原始重力波の「Ｂモード偏光」の原因は３つある
１）原始重力波による偏光
２）重力レンズ効果による偏光
３）銀河の塵による偏光
本書でも宇宙マイクロ波背景放射のゆらぎをもたらす可能性のある原因について詳しい解説や計算が行われている。
下巻はさらに難しくなるのかもしれないが、上巻だけでおしまいというわけにはいかない。時間はかかるが引き続き読み進めることにした。
お買い求めはこちらからどうぞ。
「ワインバーグの宇宙論(上): ビッグバン宇宙の進化」
「ワインバーグの宇宙論(下): ゆらぎの形成と進化」
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翻訳の元となった英語版はこちらである。2008年刊行。
「Cosmology: Steven Weinberg」
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英語版がでてから５年経っているとはいえ内容は最新だ。ぜひ一度書店でお手にとってみてほしい。
そしてワインバーグ博士が1970年代にお書きになった本も載せておこう。
1972年に刊行された宇宙論の教科書はこちら。
「Gravitation and Cosmology: Steven Weinberg」
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一般読者向けに1977年に刊行された本の日本語版と英語原書はこちら。英語版は1977年初版だが、以下のリンクで買えるのは1993年に刊行されたUpdated版である。もちろん日本語版もUpdted版の翻訳だ。
「宇宙創世はじめの3分間 (ちくま学芸文庫)」
「The First Three Minutes: A Modern View Of The Origin Of The Universe」（Kindle版）
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関連記事：
発売情報：ワインバーグの宇宙論(上)(下)
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/3aab4560e20f675285c35002fc96dfab
宇宙が始まる前には何があったのか?： ローレンス・クラウス
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/b6f36e8eedba5ee63a4f919d30a2cb20
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「ワインバーグの宇宙論(上): ビッグバン宇宙の進化」
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第1章 宇宙の膨張
1.1 時空の幾何学
1.2 宇宙論的赤方偏移
1.3 小さな赤方偏移における距離：ハッブル定数
1.4 光度距離と角径距離
1.5 宇宙膨張の動力学
1.6 大きな赤方偏移における距離：加速膨張
1.7 宇宙膨張か光の疲労か？
1.8 年齢
1.9 質量
1.10 銀河間ガスによる吸収
1.11 計数
1.12 クインテッセンス
1.13 地平線
第2章 宇宙マイクロ波背景放射
2.1 マイクロ波背景放射の予測と発見
2.2 平衡期
2.3 再結合と最終散乱
2.4 双極的異方性
2.5 スニヤエフ-ゼルドヴィッチ効果
2.6 宇宙マイクロ波背景放射の第1のゆらぎ：概観
第3章 初期宇宙
3.1 熱史
3.2 宇宙の元素合成
3.3 バリオン数生成とレプトン数生成
3.4 冷たい暗黒物質
第4章 インフレーション
4.1 3つの問題
4.2 スローロールインフレーション
4.3 カオス的インフレーション，永久インフレーション
付録A いくつかの有用な数値
付録B 一般相対性理論の復習
付録C 放射と電子間のエネルギー輸送
付録D エルゴード定理
付録E ガウス分布
付録F ニュートン力学的宇宙論
用語集
例題集
最新の結果に基づいた宇宙論の教科書。内容の深さ、エレガントさで、他の追随を許さない。 ワインバーグ(ノーベル物理学賞受賞)による、最新の観測結果に基づく宇宙論の教科書。
上巻は、ゆらぎのない、一様宇宙を扱う。下巻では、ゆらぎのある非一様宇宙を扱う。
著者略歴
スティーブン・ワインバーグ
1933年、ニューヨーク生まれ。コーネル大学卒業、コロンビア大学でPh.D.を取得。ハーバード大学教授を経て、現在テキサス大学物理学科教授で、天文学科教授も併任。専門は素粒子物理学と宇宙論。1979年に、S.グラショウ、A.サラムとともに電弱理論への貢献でノーベル物理学賞を受賞
翻訳者略歴
小松英一郎
1974年、兵庫県宝塚市生まれ。2001年、東北大学大学院理学研究科博士課程修了。テキサス大学教授を経て、現在、マックスプランク宇宙物理学研究所所長、東京大学高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構上級科学研究員。理学博士。専門は宇宙論
理数系書籍のレビュー記事は本書で255冊目。
ワインバーグ博士の有名な「場の量子論の教科書」に挑んだのが２年前。時間はあっという間に過ぎてしまう。
2008年に出版されたスティーブン・ワインバーグ博士の「Cosmology: Steven Weinberg」の邦訳版が昨年発売され、ようやく上巻を読むことができた。
翻訳をされたのはテキサス大学物理学科教授の小松英一郎先生。つまり翻訳者はワインバーグ博士の同僚で一流の天文学者、物理学者だ。
現代天文学最前線！宇宙創成とその未来に迫る（小松英一郎先生へのインタビュー）
http://ip-science.thomsonreuters.jp/interview/komatsu/
本書は数式がたくさんでてくる専門書。物理学や天文学を専攻する大学院生レベルの人が読む本だ。素粒子物理学者のワインバーグ博士が数々の最新の天文学の論文を読んで書いた教科書である。以下は出版社による紹介ページ。
ワインバーグの宇宙論(上): ビッグバン宇宙の進化
http://www.nippyo.co.jp/book/6106.html
ワインバーグの宇宙論(下): ゆらぎの形成と進化
http://www.nippyo.co.jp/book/6107.html
宇宙論についての博士の前著「Gravitation and Cosmology: Steven Weinberg」は1972年に刊行されたから内容はいささか古い。「宇宙が始まる前には何があったのか?： ローレンス・クラウス」で紹介したように、この20年間に宇宙論はめざましく発展した。本書はそれを踏まえた形で旧著以降の宇宙論を中心に解説した教科書である。
上巻の章立てはこのとおり。
第１章：宇宙の膨張（宇宙誕生から約4.6億年以降から現在）
第２章：宇宙マイクロ波背景放射 （宇宙誕生から約42万年頃まで）
第３章：初期宇宙（輻射優勢時代から始まり宇宙誕生から約6800年頃まで）
第４章：インフレーション
付録Ａ：いくつかの有用な数値
付録Ｂ：一般相対性理論の復讐
付録Ｃ：放射と電子間のエネルギー輸送
付録Ｄ：エルゴード定理
付録Ｅ：ガウス分布
付録Ｆ：ニュートン力学的宇宙論
章の順にしたがって宇宙誕生の瞬間に近づいていく。現代の天文学は通常、複数の研究者が共同で多くの天体を観測し、結果をコンピュータを使って統計処理したりシミュレーション計算したりすることで推論を行っていくものだが、本書はワインバーグ博士お一人が数式を駆使して進める「解析学的な宇宙論」である。僕の関心はコンピュータも使わずに、もっぱら解析的な手法だけでどれだけ天文学の研究が行えるものだろうかということにあった。博士はまるで巨大な風車に旧来の武器だけで果敢に挑む年老いた騎士のようである。
博士はこの点について次のように説明している。「私は本書を通じて、数値計算によって他所で得られた結果をたんに掲載したりせず、可能な限り、宇宙論的な現象の解析的な計算を与えようと試みた。過去の文献において、観測と理論を比較するのに使われている計算はどうしてもいくつかの細かい点を考慮する必要があり、それは解析的な取り扱いを不可能にするか、計算の主たる物理的な特徴をうやむやにしてしまう。私は、そのような場合には躊躇なく、計算の精度をある程度犠牲にして見通しの良さを選んだ。」
僕も「老騎士の後に続け！」と言わんばかりに勇み足で読み始めたのだが、この本が極めて難解なことにすぐ気が付いた。数式の導出が省略されているので、ほぼすべての数式を丸呑みしなければ先に進めない。数式に含まれる変数も天文学特有のものが多く、物理学の数式や変数にばかり馴染んでいる者は苦労させられる。
このまま進めば３割くらいしか理解できないかもしれない。読み進んで意味があるのだろうか？早めにあきらめて、他の本を読んだほうがよいかもしれない。そう思いながらもあきらめきれずに読み進んだ。
ところがしばらくするうちに本書の読み方がわかってきた。わからない数式は読み飛ばしてもよいのだ。幸いこの本は文章による解説が多く、天文学の本なので説明している事柄はいつも「具体的な何か」である。量子力学や場の量子論の教科書のように直観的にとらえられない対象を扱っているからではないからだ。
だから数式の部分を除けば７割がた理解できる本だったのである。物理学や数学の教科書よりも天文学の教科書は敷居が低いのだ。
とはいえ後悔したこともある。博士が1970年代にお書きになった一般向けの科学教養書「宇宙創世はじめの3分間 (ちくま学芸文庫)」を先に読んでおくべきだった。宇宙誕生の初期に繰り広げられる物質の生成プロセスは、前もって概要を知っていれば本書でいきなり詳しい解説を読んで混乱することもなかっただろう。
特に難しかったのは初期宇宙における元素合成（第３章）だ。陽子や中性子、電子、ニュートリノそしてそれらの反粒子などの反応プロセスに僕が慣れていなかったからだ。バリオンやレプトンの生成プロセスも難しい。さらに第３章の最後のほうで「アクシオン」が登場したのには驚いた。アクシオンは未発見の仮想粒子のはずである。そしてその超対称性粒子の「アクシーノ」は、冷たい暗黒物質（ダークマター）を作る粒子の候補とされているそうだ。
あともうひとつ興味をそそられたのは「宇宙背景放射のゆらぎ」の解析である。「昨夜の発表の感想： 宇宙誕生時の「重力波」観測 米チームが世界初 」という記事で紹介したように今年の３月、宇宙誕生時の量子的ゆらぎが観測されたという発表がされた。しかしその後、この観測結果には原始重力波の可能性以外にも２つの可能性があり、まだ確実なことは言えないので時間をかけて検証する必要があることがわかった。
原始重力波観測の成果に「待った」の声
http://www.astroarts.co.jp/news/2014/06/26gravity_wave/index-j.shtml
原始重力波の観測に「待った」〜真偽のゆくえは10月に持ち越し
http://blog.miraikan.jst.go.jp/topics/20140623post-500.html
検証されるポイント
１）「銀河の塵の効果」が不確か
２）「ｒ比」が予想より大きい
３）「限られた領域」から「全天」へ
原始重力波の「Ｂモード偏光」の原因は３つある
１）原始重力波による偏光
２）重力レンズ効果による偏光
３）銀河の塵による偏光
本書でも宇宙マイクロ波背景放射のゆらぎをもたらす可能性のある原因について詳しい解説や計算が行われている。
下巻はさらに難しくなるのかもしれないが、上巻だけでおしまいというわけにはいかない。時間はかかるが引き続き読み進めることにした。
お買い求めはこちらからどうぞ。
「ワインバーグの宇宙論(上): ビッグバン宇宙の進化」
「ワインバーグの宇宙論(下): ゆらぎの形成と進化」
翻訳の元となった英語版はこちらである。2008年刊行。
「Cosmology: Steven Weinberg」
英語版がでてから５年経っているとはいえ内容は最新だ。ぜひ一度書店でお手にとってみてほしい。
そしてワインバーグ博士が1970年代にお書きになった本も載せておこう。
1972年に刊行された宇宙論の教科書はこちら。
「Gravitation and Cosmology: Steven Weinberg」
一般読者向けに1977年に刊行された本の日本語版と英語原書はこちら。英語版は1977年初版だが、以下のリンクで買えるのは1993年に刊行されたUpdated版である。もちろん日本語版もUpdted版の翻訳だ。
「宇宙創世はじめの3分間 (ちくま学芸文庫)」
「The First Three Minutes: A Modern View Of The Origin Of The Universe」（Kindle版）
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発売情報：ワインバーグの宇宙論(上)(下)
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/3aab4560e20f675285c35002fc96dfab
宇宙が始まる前には何があったのか?： ローレンス・クラウス
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第1章 宇宙の膨張
1.1 時空の幾何学
1.2 宇宙論的赤方偏移
1.3 小さな赤方偏移における距離：ハッブル定数
1.4 光度距離と角径距離
1.5 宇宙膨張の動力学
1.6 大きな赤方偏移における距離：加速膨張
1.7 宇宙膨張か光の疲労か？
1.8 年齢
1.9 質量
1.10 銀河間ガスによる吸収
1.11 計数
1.12 クインテッセンス
1.13 地平線
第2章 宇宙マイクロ波背景放射
2.1 マイクロ波背景放射の予測と発見
2.2 平衡期
2.3 再結合と最終散乱
2.4 双極的異方性
2.5 スニヤエフ-ゼルドヴィッチ効果
2.6 宇宙マイクロ波背景放射の第1のゆらぎ：概観
第3章 初期宇宙
3.1 熱史
3.2 宇宙の元素合成
3.3 バリオン数生成とレプトン数生成
3.4 冷たい暗黒物質
第4章 インフレーション
4.1 3つの問題
4.2 スローロールインフレーション
4.3 カオス的インフレーション，永久インフレーション
付録A いくつかの有用な数値
付録B 一般相対性理論の復習
付録C 放射と電子間のエネルギー輸送
付録D エルゴード定理
付録E ガウス分布
付録F ニュートン力学的宇宙論
用語集
例題集