（求反例）宇宙は西瓜と相似である

質問

古くて古い（?）質問で恐縮です。1～4は質問人がもつ宇宙とビッグバンのイメージです。

1　宇宙の形状は西瓜と相似の球体である（球面に空気の甘いビーチボール状の凹凸はありえる）。
2　ビッグバン発生の源は球体の中心部ただ一箇所に特定される。
3　宇宙は半径138億光年以内の球体であり、よってもちろん果てがある。
4　ビッグバンの母体は巨大であり、どんなに小さく見積もっても超新星の大きさを下回ることはなく、ましてやプランク長とは無関係である（超新星ですら爆発してしまうのに全宇宙の質量やエネルギーの集合体が超新星の大きさを下回れる道理がない）。よってまた、インフレーション・ビッグバン理論は否定されビッグバン理論だけが肯定される。

さて、お願いです。
愚か者にとって最も解かり易い証明は論より証拠で反例を挙げることだと思います。そこで1～4と考えると、どんな矛盾が生じるのかご教示下さるようお願いします。項目別でなくても1～4の妄想が氷解されるのであれば回答の形式を問いません。また、1～4の全部でなくても歓迎します。
くどいようですが事実の解説をお願いするのではありません。それは読み飽きました。どうか1～4と考えたとき生じる矛盾をお示し下さいませ。
なお、高校物理の知識で理解できる回答を期待します。反例はあるが高校の範囲では不可能だという場合には、その旨を記し参考資料を提示して下さると有難いです。あっさり納得し諦めます。
よろしくお願いします。お礼は遅れることがあります（回答の理解に時間がかかる）。

回答No.6

sekisei · ベストアンサー

前回の回答では質問の後半をよく読んでおらず、現存のインフレーション宇宙論の説明をしてしまいました。すいません。

１について確認ですが、宇宙は西瓜の形状をした上で膨張しているということでよいでしょうか。
もしそうでしたら、西瓜モデルでは宇宙は等方一様な膨張ができません。
例えば宇宙の半径方向を考えたときに径方向に均等に並んだ星があったとしてそれがお互いに均等に離れるように膨張していた場合を考えます。
その時各星の位置で宇宙中心に対して円周方向の膨張を考えると、宇宙中心に近い位置よりも遠い方がその膨張の度合いが酷くなっています。
これですと地球より遠方の銀河がその形状を保てていることと矛盾します。

２についてはもしこの宇宙の特定の箇所にビッグバンの箇所がある場合、３Ｋの背景放射がほぼ一様に全方向から来ていることと矛盾します。

３については、宇宙の中心に地球がいることになります。
基本的に地球、太陽系、銀河系は固有運動をしていますから人類が科学技術を発展させ宇宙の果てを観測できるようになったと同タイミングで地球が宇宙の中心にきたというすごい偶然が起きないといけません。

４はその判断の基準である”超新星ですら・・・道理が無い”があまりに主観的です。
科学ですからこれはちゃんと理論を立て、計算をし数値や式で証明しなければいけません。
”そうに違いない”は科学ではありません。

また、インフレーションは現在では宇宙が一様なことを説明するのに必要ともいえる理論でこれを否定すると、別の理由で宇宙が一様でどこを見ても同じような構造をしていることを説明しなければいけません。

補足

薄々1、2、3、4は兄弟分でどれか一つが解決すると残りは自動的に解決してしまう気がするので、勝手に1を優先します。

「すいません」は禁句です!。高校以下の知識で手に負える、よい反例だと思います。
初めに私の考えを述べてしまいます。

ビッグバンが起きたときヨーイドンで各物質が速度v、2v、3v、4v、・・・と放射状に様々な速度で勝手に飛び出して行ったと考えます。このときの速度が基本的にはずっと保たれていて、その後物質の密度の濃い所では天体にまで成長したと考えます。すると高速で飛び出した物質が集まって作った天体は、より遠方へ到達します。しかも速度に比例して遠方へ届きます。逆にいうと遠方のものほど高速で遠ざかり、距離に比例した速度で遠ざかっている赤方偏移は当然の結果であって宇宙が球体であることの傍証に思えてしまいます。

>>例えば宇宙の半径方向を考えたときに径方向に均等に並んだ星があったとしてそれがお互いに均等に離れるように膨張していた場合を考えます。
その時各星の位置で宇宙中心に対して円周方向の膨張を考えると、宇宙中心に近い位置よりも遠い方がその膨張の度合いが酷くなっています。
これですと地球より遠方の銀河がその形状を保てていることと矛盾します。

回答の、この部分を正しく読み取れているか否か自信がないので、この部分と下の記述が噛み合うかどうか心配ですが記してみます。
太陽系内の天体同士は離散しません。同様に一つの銀河系内の天体同士も離散していないのだと思います。つまり宇宙では天体同士が離散しているとはいっても、一度系が出来てしまった後は系全体があたかも一つの天体であるかのように振舞うのではないかと思います。こう考えると、全ての銀河が形状を保てていて不思議はないと思います。

質問です。上の論理では「地球より遠方の銀河がその形状を保てている」理由付けになりませんか。

「等方一様な膨張」を説明できないことを理論では分かりませんが（止む無し）知識としては分かりました（すぐ忘れる）。
この結果、質問書の1が否定され、よってまた2～4が自動的に否定されました。

他の観点からでも類似の観点からでも、他にも広く反例を募ります。

（折角の2、3、4ですからこれはこれで何時か別個に考えてみます。粗末にするようで、すみません）

回答No.8

sekisei

回答が遅くなってしまいました。

質問者様のモデルを使って少し考えて見ますと、このモデルで現在観測されている遠方でも天体の密度がほとんど均一であることを説明するには、天体の宇宙中心から離れる速度の２乗に比例して天体数が増加することになります。（言い換えれば宇宙からの距離の２乗に比例）
つまり、最も高速な天体が最も数が多い。

これはビッグバンの時にかなり調整されたエネルギー分配が行われる機構があったことを示します。
なぜなら、ある粒子群があったときに高いエネルギーを得る粒子数は一般的に少ないというのが自然などに良く見られる姿なのです。

また、最高速の天体が最も数が多いとなるとビッグバンのエネルギーはほとんど無限になるように思えます（自信ないですが・・・）
こうなると質問者様の予想４のビッグバン時の大きさは下手をすると今の宇宙程度になるかもしれません。

ちなみに別途の困難として宇宙に端を想定するとそこは特異点（または特異面）となります。

お礼

質問の初出以来、一月が経ちました。質問人の欲求が満たされた訳ではありませんが、遅いにしても早いにしても締め切り時かと思います。NO.3に始まって4回も応じて下さってありがとうございました。そこらの書籍に書いてある結論だけを振り回すのではなく、（口幅ったい言い方ですが）ご自分の言葉で対応できる方だとお見受けしました。ありがとうございました。

補足

これは問い合わせというより、ほとんどお礼です。

1 1段落目と2段落目「質問者～姿なのです」の部分について
　　お説の通りです。ビッグバンのとき圧倒的多数の物質（?、エネルギー?）が高速で飛び出し、低速のものほど少なかったと考えて辻褄を合わせていました。しかも「等方一様な膨張」が念頭になく、また「高いエネルギーを得る粒子数は一般的に少ない」との法則も知らない時代の宇宙のイメージによって質問書は作られています。
真空から物質が生まれることはあり得ず（定常宇宙論の否定?）、かつ「等方一様な膨張（宇宙原理?）」が真理のとき、質問書の1が否定されるのは納得できました。真空から物質が生まれることはあり得ず、かつ「等方一様な膨張」は真理であるとのお立場と考えてよいですか（今日の圧倒的多数派?）。

2　「ビッグバンのエネルギーはほとんど無限」と「ビッグバン時の大きさ」は、おっしゃって下さいますな。もともと巨大だと考えていて譲歩に譲歩を重ねて、やっと超新星まで縮めたのですから???。

3　折角ですが、最後の一行は猫に小判状態です。すっぽかして済みません。
4　回答No.7の「補足する」の欄の「AとBは離散していないのですね」に対しては、「AとBは離散しているが宇宙全体としては一様である」とのご返事と思ってよいですか。
5　嘘を言う訳にはいきません。理解はできていません。しかし、これ以上sekiseiさんのお世話になるには「等方一様な膨張」を理解した上でないと気の毒過ぎるので幕を引くことにします。

6　質問人の土俵の上で誠実に対応して下さって、とても感謝しています。
7　1と4は問い合わせ文になっていますが、イエスのときは特にご返事を要しません。
8　他の人の反例もあるかもしれないので当分、締め切らないでおきます。ご了解下さい。
有り難うございました。

回答No.7

sekisei

こんばんは。
すいませんばかりですいません（お約束）

補足で上げられた例ですが、仮に重力などで拘束しあった銀河や太陽系内部では一緒に運動するものとしても、重力で拘束しあって無い構造体間の間隔は宇宙中心から離れるほど遠くならなければいけません。

この場合に宇宙を観測すると遠方の銀河ほどまばらになるということになりますが、実際にはそのようなことはありません。

補足

ご回答ありがとうございます。
念を入れてお聞きするのはくどいように思いますが、直感と一致しないことと、どうやら質疑の最終段階のようでもありますので確認させて下さい。

観測地Cからの距離に比例した速度で銀河Aも銀河Bも遠ざかっている（ハッブルの法則そのもの）にも関わらず、AとBは離散していないのですね（ご回答の　>>実際にはそのようなことはありません　の部分から質問人が判断した）。

この問のお答えがイエスのとき、質問人自身の頭で考えても宇宙は球体でないことになります（どうやらイエスらしいと読み取っています）。
恐縮ですが、よろしくお願いします。

回答No.5

chibi2abc

まず貴方の回答要求に矛盾がみられると思います。

>最も解かり易い証明は論より証拠で反例を挙げることだと思います。

反例とは、具体的証拠ですよ。観測事実。
いくら立派な理論を構築しても、事実に反しては妄想の域をでません。私が貴方の「西瓜宇宙論」に対抗して「ドーナツ宇宙論」を唱えても、事実に照らし合わせて矛盾すれば、あっさり捨てられるのです。

>くどいようですが事実の解説をお願いするのではありません。それは読み飽きました。どうか1～4と考えたとき生じる矛盾をお示し下さいませ。

ですから、反論や反例は事実に基づくべきだと思います。

１．宇宙の形状は西瓜と相似の球体である

反論。宇宙は膨張している。西瓜は膨張していない。
よって、「西瓜宇宙論」は宇宙モデルではない。
（畑にあるときには確かに西瓜は膨張（成長）しているが、
ひもつきである）

さらに、西瓜の種や中身をどう説明するのか？
種は銀河だとでもいうのか？では中身はなにか？
ダークマターか、はたまたダークエネルギーか？
「西瓜宇宙論」をぶち上げるなら、「レーズンパン宇宙」の方がまだましだ。レーズンパンはイースト菌で膨張する宇宙だ。レーズンはもちろん銀河だ。

２．ビッグバン発生の源は球体の中心部ただ一箇所に特定される。

反論　ビッグバンは１点から誕生した。それが膨張をして今日にある。
１点は全体に拡大した。よってビッグバンの発生源は宇宙全体にある。

３．宇宙は半径138億光年以内の球体であり、よってもちろん果てがある。

反論　宇宙は１３７億年（±２億年）前に誕生した。１３７（１３８ではない）億光年は光で観測できる範囲内である。１３７億光年まで行って果てを見れば、さらに１３７億光年先までは見える。よって果てはない。

４．ビッグバンの母体は巨大、プランク長とは無関係、超新星の大きさを下回らない。インフレーション・ビッグバン理論は否定されビッグバン理論だけが肯定される。

反論　インフレーションを理解していないための誤解である。
インフレーションはプランク長に拘っているのではない。
ビッグバン宇宙論では、以下が説明できない。
　１、銀河や銀河団の種　２、地平線問題　なぜ宇宙は一様なのか？
３、平坦性問題　なぜ宇宙は平坦なのか？　４、なぜビッグバンは起きたのか？

これらをインフレーション宇宙では提示し、予測したことが大きい。
１、は相転移、量子論的ゆらぎで種が誕生した。
２、と３、は指数関数的膨張、いっきに加速膨張することで解決。
４、は真空のエネルギー（ダークエネルギーと解釈されている）によって、宇宙は膨張した。

宇宙のゆらぎは、COBEやWMAPによって証明され、インフレーション宇宙は有力なものとなった。

＞事実の解説をお願いするのではありません。それは読み飽きました。

はたしてインフレーションの解説を、どの程度読んだのでしょうか？
そうでなければ、超新星以下にはならないとは考えないはずです。
超新星以下の天体はブラックホールなどもあります。
しかも、インフレーション理論の特色は、宇宙がインフレーションによって無数に誕生したと主張していることです。

お礼

ご回答への問い合わせでもないのに補足の欄を勝手に使ってしまってすみません。
回答の労力に比してお礼が軽すぎる気がして恐縮しています。
有り難うございました。

補足

これは今後回答を寄せて下さる方宛であってNo.5のご回答への問い合わせではありません。適当な欄がないので勝手に、ここを利用させて貰います。

回答を下さる方には下記を読んでおいて頂きたく存じます。
初出の質問書の作り方も悪かったし、もっと早く強い表現をしておくべきだったと後悔もしているし皆さんに済まなかったとも思っています。
どうか私に最新の宇宙像を授けようとしないで下さい。絶対に理解できないのを承知していますし、勝手に本でも読めとしかいえないのも承知しています。
私の期待する回答の代表例をこの時点で挙げるとすると、No.2の1、2、3とNo.6の1です。
No.2の1、2、3は相対論によって物体の「超高速移動」はありえないことを理解するのが先決だといっています。これで私の踏み込めない領域だと判るので質問書の通りあっさり諦めがつきます。高校生の知識内でできるだけ考えてみようとしているだけですから、限界を感じ次第納得してしまうのです。勝手なことを言うと高校以下の材料を使って、「ほらね、こういう場合があるから質問書の考えを変えないと駄目でしょ」と思わせてくれた方が名人だと言うわけです。その意味で今のところNo.6の1がよい反例に見えます。もちろん高校生の知識を超えた話を持ち出さないと限界をぶつけられないこともあるでしょう。それがNo.2の1、2、3で、今のところこれもよい回答の部類です。

回答No.4

noname#24129

ソフィストのようにやってみます。

「宇宙の形状は西瓜と相似の球体である」とする。

この命題は、３次元立体空間において、立体Ａと立体Ｂが相似であると言う主張の構造をもっている。この主張が真実であるのなら、立体Ｂの形状が定まる限りにおいて、立体Ａの形状は定まるといえる。また、立体Ａの形状が定まる限りにおいて、立体Ｂの形状も定まるといえるのである。

これはどういうことかというと、「もし、西瓜の形状が事実として定まるならば、宇宙の形状は事実として定まる」あるいはまた、「もし、宇宙の形状が事実として定まるならば、西瓜の形状が事実として定まる」といえるということだ。

ところで、この宇宙の形状についての命題が、仮に、反証されず、偽とはされていないにしても、だからといって、真であるという証明もされていないのであるから、この命題が主張するところの宇宙の形状は、事実として定まっていないのである。

それならば、どうして、それに、相似の西瓜の形状が定まるわけがあろう。ところが、西瓜の形状は、個物としてのバラツキがあるとしても、ほぼ球体として定まっている。ここで、事実の矛盾が生じるのである。

したがって、仮定は誤りである。

すなわち「宇宙の形状は西瓜と相似の球体である」のではないのだ。

しかしまた、事実を先に考えて、形状の定まった西瓜だから、それに相似な宇宙の形状を定めるということができるのだから、不思議です。

それならば、事実、形状の定まったバナナを持ち出された場合どうするのでしょう。「宇宙の形状はバナナと相似である」と主張するものに、どう反証すればいいでしょうか。実証的に、この形状だと反例をあげられるでしょうか、あるいは矛盾を示せるでしょうか。

君の考えている「西瓜宇宙像」は「バナナ宇宙像」と同じくらい笑うべきものなのだと考えられます。

真実の宇宙像は誰にも知られていません。「私は宇宙の形を知らない」というのが最も賢明であるということでしょう。形は空間の中にあり、空間は宇宙の中にあるのです。宇宙の形状を考えようにも、宇宙の外は、空間さえないのです。

「いや、宇宙の形状を考えるときの空間は、宇宙空間ではなく、心理的な空間なのだ」といわれたら、どうでしょうか。では、その、心理的空間をもつ人間の、魂というか心というか精神というかはよく分かりませんが、それは宇宙の外にあるのですね、となります。私は、宇宙の外にいるのですか。体を宇宙の中に置きながら、心は宇宙の外とはいったいどういう構造なのでしょう。これについても、多説、ありえると思いますが、君の関心外の事として、このへんでやめておきましょう。

お礼

>>「私は宇宙の形を知らない」

この部分は私も知識としては承知していましたので、よく分かりました。あとはよく分かりませんでした。分からない理由は今のところ知識に差がありすぎるのだと思います。回答書が苦心の末に作られたことは理解したつもりです。ありがとうございました。

回答No.3

sekisei

おそらく、１の宇宙モデルが間違いです。
よく本やテレビで球形をした宇宙の絵が載っていますが、あれはあくまで読者がイメージしやすい様に描かれたもので正しくはないです。

その上でそのイメージしやすいモデルで話しをしますと、宇宙が西瓜のような形状だとされていますが、正しくは宇宙は西瓜の表面のような状態と考えてください。
あくまでも表面に私たちの３次元（時間は無視）宇宙がありますので西瓜の内部は関係ありません。
そして、この球面はどんどん膨張してます。
このような表面の一点に私たちの地球があります。
この一点から周りを観測するのですが、先ほど書いたとおりこの球面は膨張していますから、球面の各点はお互いに離れて行っています。
そしてそれは自分から遠い点であればあるほど高速で離れています。
（空気を入れ続けている風船表面に書かれた2つの点をイメージしてください）

そしてある距離になると自分たちから離れる速度が光速に等しくなります。
この距離が１３７億光年となるのです。

ですから、さらに137億光年先にも宇宙は存在していて、ただ私たちからは見えないだけです。

また、ビックバンの瞬間はこの西瓜の大きさが０になっています。
これは特異点と呼ばれています。
言ってみれば宇宙の全体がただ一点に凝縮されているようなものです。
これに量子力学を考慮するとプランク長になると思ってください。
そのためビックバンが起こった点はあえて言えば宇宙全体となります。
（なぜならその時宇宙は一点に凝縮されていたから）

ですから、反例というと宇宙は膨張する風船の表面のようなものという感じでしょうか。

文章が下手で判りにくかったと思います、すいません。

お礼

「すまない」なんて言わないで下さい。「すまない」のは明らかに当方です。

>>この距離が１３７億光年となるのです。
この1行を除けばsekiseiさんには理解の深さで及ばないにしても回答に準じた事柄を、まぁまぁ知識としてはもっています。質問の趣旨からいってこの1行は分かろうと分かるまいと瑣末なことですから拘る積りはありません。

親切を無にするようで申上げ難いのですが、お答えは「事実の解説」を出ないと考えます。

有限なのに果てがなく後退速度が距離に比例する空間の一例として球面があるのは承知しています。だからといって、「なるほど、これでは従来の考えを捨てねばなるまい」とはいきませんでした。

折角の日曜を割いて下さったことに感謝します。有り難うございました。

回答No.2

Scull

1.宇宙がスイカのような「三次元球体」と仮定すると、果てが観測されている必要がある。
　ア.相対論によって物体の「超高速移動」はありえない。
　イ．つまり、どれほど遠くても「果てがある」ならば観測されるはず。特に膨張宇宙を肯定するのであれば、太古の小さい宇宙の果ては容易に光を反射して観測されているはず。
　ウ．ところがこれまでに「物理的な果て」が観測されたことはないし、観測できそうな見込みも無い。
　エ．結論として「宇宙に果てのあるモデル」は適合しない。

2.爆発の中心については上記の推論によって「宇宙が三次元球体ではない」ことが明らかである以上、意味がない。果ての無いものに中心は無い。

3.宇宙に果てがないことは上記で結論済み。137億光年という宇宙の直径は「あくまでも観測限界でしかない」。果てが無いので137億光年先に今この瞬間降り立っても、やはりまだ137億光年先に観測限界がある。

4.背景放射の観測から、宇宙が出来た後に物質ができていると考えられる。物質がないのであるから、超新星以下だろうと直径2ミリだろうと宇宙は小さくなれる。
ビッグバンの母体を大きいものと仮定すると、「宇宙以前に物質が存在する」ということになる。物質が存在するということは、空間そのほかも存在することになるので、ご質問にある「ビッグバン（仮）」は「全然宇宙の始まりではない」ということになり、始原の説明として全然足りないということになる。「それ以前」がどうなっているのかが肝心。

お礼

ご回答の1、2、3について
理論構成が3は2に立脚し、2は1に立脚し、1は.相対論に立脚しています。つまり相対論が出発点になっていて’相対論によって物体の「超高速移動」はありえない。’、これが理解できていない人間には所詮理解できない世界の話なのだと読み取りました。そういう事は当然あり得ることだと思います。

ご回答の4について
趣旨が読み取れませんでした。私が欲しいのは「晴れ上がり（背景放射）」の30万年前には超新星を下回らない大きさのビッグバンの母体があって、よってまた物質も空間もその時点で存在したのだとの考えを反例によって覆して欲しいということです。
Scullさんはそう考えていず、物質に先行して宇宙が出来ていたのだとの立場らしいという結論だけは判りました。

困難な作業に挑戦して下さって、ありがとうございました。

回答No.1

3121

素人です。
率直な意見として１～３の問いは、
宇宙を「宇宙の外側」からの視点で見ていることに矛盾を感じます。

質問者様の答えが全て出されている訳ではないですが、
類似の質問が過去にありますので参照を。

参考URL：

http://okwave.jp/kotaeru.php3?q=2398960

お礼

関心を寄せて下さって感謝します。
ありがとうございました。

補足

1 質問人は、宇宙は西瓜と相似（3次元）で、ただ膨張（相似拡大）しているだけだと主張していて、しかも明らかに宇宙の内部の生物ですから視点は3次元にあります。3次元空間は3次元の視点で十分認識できます。「宇宙の外側」からの視点でなく「宇宙の内側」からの視点になっていると思います。

2 ご紹介頂いた質疑（以下*）は承知していました。*に類した質疑はうんざりするほどありますが、今回の私の質問をクリアーした人たちの高度な質疑だと思います。順序として先ず「宇宙は西瓜と相似でない」ことを納得した後に「しからばどうなっているのだ」となって初めて*が参考になるのでしょう。今の私はその遥か手前の段階です。

3 関心を寄せて下さって感謝します。ありがとうございました。

引き続き、どなたなりと回答を期待しています。