- ベストアンサー
重力と光について
(1) ４つの力のうち、重力はとても弱いけれど遠くまで届く、ということ を何かで読みました。 たとえば地球や太陽の重力はどのくらい遠くまで 影響するのでしょうか？ （せいぜい太陽系内？） (2)１４０？１５０億光年彼方にあると思われる天体を撮影した、といわれる 写真がありますが、素朴に疑問を感じます。 それだけ遠い距離であれば、途中に無数の星やさまざまな物質があるでしょうし 他の物質に吸収、反射、錯乱等されて、光のエネルギーがものすごく減少して しまい、地球に届くまでに、ほとんど消えてしまうのではないでしょうか？ また、必ずしも光をまっすぐに届けてくれること「場」ばかりではなく、 とんでもない方向に光を曲げてしまう空間もあるのではないでしょうか？ だから、１４０～１５０憶光年といっても、ほんとうはもっと近い天体の から発せられた光でる可能性もあるように思うのですが。 このような理由から 赤方偏移の説明を読んでも、あまり説得力を感じないのですが。 どなたか教えてくだされば幸いです。よろしくお願いいたします。
- みんなの回答 （4）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
その他の回答 (3)
- hagiwara_m
- ベストアンサー率44% (58/130)
(1)について少しだけコメントします。 ４つの力（重力、電磁気力、弱い相互作用、強い相互作用）のうち、通常目にすることができるのは重力と電磁気力だけです。この２つの遠方への効果の違いは明確です。電荷には正負があります。そして、巨視的な物体は、普通、この正負の電荷が中和して安定化しています。そのため、巨視的な正または負の電荷というものはまず存在することはなく、したがってその運動によるローレンツ力もないので、宇宙的なスケールで電磁気力が問題になることはほとんどないわけです。 ところが、重力には引力しかありません。物質が集まって大きくなればなるほど、万有引力は大きくなる一方です。ですから、宇宙的な構造を決めるのに、重力は決定的な役割を果たすわけです。このような意味で、地球の重力そのものは、宇宙の遠方では無視すべき程度に小さくなりますが、地球、太陽系、銀河系、銀河群、、のような集団的構造の一部を担うという意味で、最後まで意味をもつと言えると思います。 核力である後の２つの到達距離が短いことについては、その相互作用のメカニズムに由来する根本的な理由があると思います。このことは、場の量子論に通じていないと説明が困難です（したがって私にはできません）。
お礼
ご回答ありがとうございます。 量子論の参考書を読みましたが、面白そうなんだけど、何がなんだか 雲をつかむようなお話ばかりで、理解することはおろか、面白さも 味わう事ができませんでした。 やさしく解説されているお勧めの本はご存知でしょうか？
- First_Noel
- ベストアンサー率31% (508/1597)
（１）重力や電磁力は，無限遠まで影響を及ぼします． （しかし力の伝達速度は光速を越えませんので厳密には無限遠では ありませんが．） その代わり距離の逆２乗で力は小さくなります． 例えば占星術では惑星の位置は，その人の人生に影響を及ぼすと されていますが，その惑星の重力の影響よりも，助産婦さんの重力の 方がずっと大きいことでしょう． （２）確かに途中で吸収・反射・散乱（錯乱ではなく）はありますが， それによる損失を持ってしても「見える」ようにしたところが， 技術革新だったのです． 実際は「可視光線」のみならずいろいろな電磁波で観測しますが， その電磁波の強さは，光子数個とか，そんなレベルの非常に微弱な ものです．それを増幅器で増幅しても尚微弱であるので，何日もかけて 露光します．長時間露光すると，雑音は平均化されてしまうので， 有意な信号が取り出せるのです．（勿論，校正も行います．） 赤方偏移について． 確かにドップラー効果に従えば，非常に強力な測定手段です． しかし重力場の影響でも赤方偏移は起こり得ます． その為に，「校正（キャリブレーション）」を行い，考えられるほかの要因を 排除して，時空を越えての批判にも堪えられるようなデータを取得すること， これが科学者の仕事です．
お礼
わかりやすく教えて下さってありがとうございました。 （１）の重力について、１００％解決です。 （２）について、天文学者、物理学者だけでなく、観測／検証ツール を作る技術者の力もすごいですね。 でも、やっぱりすっきりしないことがあるんです。。。 宇宙原理、でしたっけ？ 「宇宙は、だいたいどの部分でも同じ、等方 である」という考え方が納得できないんです。 宇宙には、最近になってわかってきた特殊構造（グレートウォールとか ボイドとか）があるそうですが、だとしたら「だいたいどの部分でも同じ」 じゃない気がします。 相対性理論では、その前提に「等方」という考え方があり、実際に カーナビも日常的に使われているし、人類の作った宇宙船が宇宙に行けます。 ということは相対性理論（だいたい等方であること）は、少なくとも地球近辺 （恐らく太陽系とか天の川銀河などのご近所宇宙）では通用するのでしょう。 でもとんでもなく広い宇宙で私達の物理が通用しない「場」もありそうな気 がするのです。（根拠はありません。女の勘です。えへへ） ＜＜「校正（キャリブレーション）」を行い，考えられるほかの要因を ＜＜ 排除して，時空を越えての批判にも堪えられるようなデータを取得する こと 人類は校正的作業ができるほど、宇宙の全体像がつかめているのでしょうか？ 素人が理解できないだけで、科学者にはわかっているのかなあ？？
お礼
ご回答ありがとうございました。 （１）重力に斥力もあったら。。。 想像したら笑ってしまいました。笑い事じゃないんだけど。 （２）銀河の反対側の超新星も暗すぎて。。。って。 ではクエーサーって、とんでもない星（？）なんですね。