2011年のノーベル物理学賞は,宇宙のふくらみかたが加速しているということを発見した天文学者におくられました.宇宙がふくらんでいるということに最初に観測したのは,エドウィン・ハッブル(1889-1953)というアメリカの天文学者です.ハッブルは,背が高く運動神経のよいスポーツマンで,大学生のころはバスケットボールやボクシングの選手として活躍しました.シカゴ大学で数学や天文学,オックスフォード大学で法律を学んだ後,高校の先生をしたり第一次世界大戦で軍隊に入ったりしてから,大学に戻って天文学者になりました.ハッブルは観測技術が優れていたので,当時世界最大の望遠鏡を持つウィルソン山天文台で研究することになり,ここで一生を過ごしました.
ウィルソン山天文台の望遠鏡では,秋の天体として有名なアンドロメダ銀河(M31)の恒星を一つ一つ見分けることができました.ハッブルは,その恒星の中に,明るさが暗くなったり明るくなったりするケフェウス型変光星と呼ばれる種類のものが見つけました.この変光星では,明るくなった後つぎに明るくなるまでの時間の間かくと,その星そのもの明るさとの間に一定の関係があることが知られていました.同じ明るさの電球でも遠くに置くとより暗く見えます.そこで,あらかじめ明るさの分かっている電球なら,どのくらい暗くなったかで電球までの距離が分かります.星でも同じで,あらかじめ明るさが分かっている星がどのくらい暗く見えるかを調べると,その星までの距離が分かるのです.ハッブルが,この方法を使って地球からアンドロメダ銀河までの距離を求めたところ約90万光年でした.この値は現在知られている230万光年よりもずっと小さく見つもってしまっているのですが,それでも私たちの太陽がある天の川銀河の直径よりもずっと大きいことは明らかでした.アンドロメダ銀河は,天の川銀河の外にある別の銀河であることが判ったのです.
また,ハッブルは,天の川銀河の外にある銀河が地球に対してどのように動いているか調べてみました.すると天の川銀河のすぐそばにあるもの以外のほとんどすべての銀河が遠ざかっていることが分かりました.また,遠ざかる速さは,地球からの距離に正比例しているように見えました.つまり,地球からの距離が2倍3倍となると,銀河が遠ざかる速度も2倍3倍と大きくなるのです.このことはすべての銀河がおたがいに一定の速さで遠ざかるときに起こります.銀河がたがいに遠ざかるということは,そのすきまになっている真空のところがどんどん大きくなるということになります.これは,銀河を含む空間そのものがふくらんでいることを意味しています.宇宙に中心になっている場所はありませんから,風船のようにどこかを中心にしてふくらむわけではなく,宇宙全体がどこでも同じように膨張します.
いま現在,宇宙が膨張しているということは,時間をさかのぼると銀河と銀河のあいだのすきまは,昔はもっと小さかったことになります.もっと昔にはさらに小さくなり,というふうに考えていくと,最後にはすきまが全くなくなって,ものすごく物質がつまった空間になります.熱が外に出ない状態で空間をちぢめると,熱もつまった空間になります.つまり,大昔の宇宙はものすごく物質がつまった,とても熱いところだということになります.これが宇宙のはじまりです.これより以前には宇宙は存在せず,物質もなかったので,宇宙のはじまりは宇宙をつくる原子ができた事件でもあります.詳しい計算から,このときにできた原子はたった三種類であることが分かっています.
ところで,自然には,どんなに平等に何かをしても必ずちょっとずつ差ができてしまうという「(量子論的)ゆらぎ」という性質があります.宇宙のはじまり自体,真空の状態がゆらいで物質が生まれたという考え方もあります.また,そして物質ができたときも,場所によってたくさんできたところと少ししかできなかったところができて,ムラを生じたと考えられています.宇宙がふくらむと,このムラもふくらんで,物質の多いところでは物質が集まり,現在,その部分は銀河団オになっています.銀河のあつまっているところのようすはちょうとアブクの表面のような形dをしています.ムラのでき方や,それがどのように現在みられるつくりになるのかということを計算すると,はじまりから現在まで何億年かかっているかということが分かるのです.
ハッブルの発見は,天文学の研究がこの宇宙の基本的なつくりを理解することに役立つことを教えてくれました.このような研究こそノーベル賞にふさわしいのですが,当時は,天文学はノーベル賞の対象ではありませんでした.その後,ハッブルは高く評価されて,ノーベル賞の候補になりましたが,残念ながら受賞を待たずに亡くなってしまいました.埋葬しないようにという遺言だったので,ハッブルのお墓はありません.「きっと原子はまた宇宙に帰るのだ」と思っていたに違いありませんから,まことに科学者らしい態度だと言えるでしょう.