宇宙に果てって無いんですか？

質問

宇宙に果てって無いんですか？
先日会社で先輩が宇宙の話しを楽しそうに話してました。私は全く知識がありませんので輪に入れませんでしたが、凄く楽しそうに話すので宇宙の本を購入して読んでみました。 しかし全くの無知なとこれにきていきなり難しい内容なので理解できません。 それで、疑問に思った事を少し質問させて下さい。 宇宙に始まりがあるなら終わり(果てのような)があるのか。 膨張してるとはどういう現象か。
またその現象は私達の世界でも起こるのか。
くだらない事かもしれませんが、簡単に解りやすく教えて下さい。

回答No.4

Kunfu · ベストアンサー

われわれの宇宙には中心もなければ、果てもないと考えられています。
No.２の方が示された佐藤勝彦教授の資料は難しいので別のわかりやすいサイトをご紹介しましょう。

国立科学博物館　宇宙の質問箱　宇宙には果ても中心もない
http://www.kahaku.go.jp/exhibitions/vm/resource/tenmon/space/theory/theory03.html

われわれが観測できる範囲は、半径４７０億光年とされています。
多くの人が宇宙の年齢が１３７億年であることから、宇宙の半径は１３７億光年と誤解されています。
しかし、宇宙はいまだ膨張し続けているので距離でいうと４７０億光年が観測できる範囲です。

その先にも宇宙は広がっているのですが、そこは観測できないのです。
宇宙は膨張しているからといって、太陽系もどんどん惑星が太陽から離れることはありません。
その点はNo.２の方が述べられているとおりです。
ただ、月は地球から少しずつ離れていますが、その原因はハッキリしています。
月と地球の潮汐力による摩擦で地球の自転にブレーキがかかり、その分が月の位置エネルギーに置き換わって離れているのです。
月は過去十億年の間に１０万km遠ざかったと言われています。
さらにもっと前の月ができたばかりの頃の地球の自転周期つまり１日は５時間でした。

もう一つの誤解は、宇宙はビッグバンから始まったということです。
宇宙が誕生したときの大きさは素粒子並みで、それがインフレーションで光速を超える速さで空間が拡大します。
そのインフレーションがおさまったときビッグバンが起こったと考えられています。

宇宙の膨張とは、空間のなかで何かが爆発したのではなく空間そのものが爆発的に広がっているのです。
風船のアナロジーが示すとおり、風船の表面が空間とするのならどこまで行っても端はありません。
有限ではあるが、端もなければ中心もないというのが宇宙です。

その膨張するエネルギーというのがダークエネルギーです。
宇宙の成分のうち７２．１％が未知のエネルギーであるダークエネルギーと考えられています。
ダークエネルギーは宇宙を膨張させる反発力（斥力）です。
逆に普通の物質とは、ほとんど相互作用を持たないが大きな質量があるダークマターというものが２３．３％あります。
ダークマターは宇宙を膨張させるエネルギーではありません。
そして、われわれが観測している普通の物質は４．６％しかありません。
ダークマターとダークエネルギーもごっちゃに誤解している方が多いです。

お礼

どうしてダークエネルギーは膨張して拡がっていく空間に影響力を持ち続けられるのでしょうか？ 遠い宇宙(古い宇宙？)は近い宇宙より加速度的に膨張が速いと聞きました。 宇宙が拡がれは拡がるほど、ダークエネルギーの密度？も薄くなり影響力が少なくなりそうなのですが。

回答No.10

star01

まず、宇宙に果てが有るか無いかを信じるのはあなたの自由

あなたがあると思うなら有ります。

しかし、現時点では、調べる手段がありません。科学は論理的に物事を処理するので、証明されていなければ、無いと言わざるを得ません。

よく『宇宙には果てがない』と言われているのは、この宇宙が3次元球面と考えられているからです。
超球面とも呼ばれますが、それは、3次元の空間がそれぞれの方向に曲がり閉じている空間です。
よく、地球の表面で例えられます。
つまり、宇宙空間を永遠に直進すると、最終的には出発地点に戻ることを意味しています。

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宇宙はどこまで空間が広がってるのか？　それはおかしい、どこかに果てがあるはずだ！でも、その果ての向こう側は？　やはり、永遠に空間が広がっているのか？？
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結局、考えて考えてもきりがありません。
このような疑問を解決するために生まれた発想ですが、現在の観測技術では宇宙の曲率は0となっています。つまり、空間が平坦でどこまでも続いているように思われます。

しかし、人間の観測範囲が宇宙のごく一部で、宇宙のスケールがあまりに巨大すぎるため、曲がっているのに気付かない可能性はあります。

ほんの僅かでも、宇宙の曲率が観測できれば、『宇宙に果ては無い』と言えるでしょう。

宇宙が膨張しているのは、特定の地点を中心に広がっているわけでなく、閉じた3次元の空間が広がっているという意味です。

よく、膨らむ風船の　”表面”　で例えることができます。
実際には、理解しやすく 次元を一つ下げて説明しているわけですが、
このとき、風船の表面(2次元)が我々の認識している3次元世界と思ってください。
そして、風船の中心方向から外側へ移動する動きは、時間の流れと考えてください。

時間の流れ=宇宙の膨張
であることが分かると思います。

このように考えれば、ビックバンの時代を通り過ぎて、さらに過去にさかのぼると、宇宙の反対側に到達すことを意味しています。

また、時間軸の延長線(未来)には、他の宇宙が存在する可能性があります。
そんな、複数の宇宙は時間軸がループしている超巨大な5次元の球面の世界の表面上に張り付いていると考えることもできます。それは、永久に未来へ未来へと進むと時間軸を一周して過去に戻るということです。

しかし、残念なことに5つ目の次元はあまりに巨大すぎて、人間の能力では感知できません。

そこは、私たちの想像をはるかに超えた世界でしょう。

回答No.9

isa-98

＞遠くの物体が光速を超えてもいい」という事はありません。

向こうから見れば地球が光速で遠のいて見えるので、
互いに静止系なのだけど。

回答No.8

雪中庵（@psytex）

#5の者です。
物理には等価性というものがあり、たとえば「宇宙の
膨張は空間の膨張だから、遠くの物体が光速を超えても
いい」という事はありません。
物体の飛散と空間の膨張は等価であり、いずれにしても
観察において「遠くのものは超光速で遠ざかる」という
ことは不可能です。
（「137億光年先は137億年前の姿だから“実際は”
もっと遠くまで広がっている」という解釈もなされる
ことが多いですが、それは宇宙論しかいじっていない
宇宙論バカの説で、観察によって有限的存在性は生じる
という量子論的世界像において、観察されない「実際は」
などというのは意味を持ちません）

等価性でいえば、宇宙の膨張の等価として、物体の収縮が
指摘され、「遠くは引き延ばされているから波長が長いの
であって、膨張によるのではない」という話もあります。
その特長は、「物体の収縮」は時間の経過を物理定数の
変化（宇宙膨張=光速低下=プランク定数(不確定性)収束）
の時系列化に求められ、宇宙の始まりがエネルギーの塊
の爆発ではなく、無限不確定性（=無）からの不確定性の
収束に還元できることにあります。
（これも等価性が成立し、どちらが正しいというものではない）

回答No.7

isa-98

＞宇宙が拡がれは拡がるほど、
ダークエネルギーの密度？も薄くなり影響力が少なくなりそうなのですが。

素晴らしい感性と発想です。

ハッブル速度は一定で無く相対的に一定である。

過去、
こう言って感覚的に何人理解出来るかなど知った事では無く記載していましたが、

過去、宇宙は光速の６０倍で遠ざかり、
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%87%E5%AE%99

現在はハッブル定数（MPC）ｘ共動距離（MPC）で遠のいています。

これをハッブル定数は相対的に一定であると言っています。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8F%E3%83%83%E3%83%96%E3%83%AB%E3%81%AE%E6%B3%95%E5%89%87

間違ってはいけないのは

加速膨張している。（狭義には決して相対的ではない）
Ω＝１（平坦である。）

この２点です。

回答No.6

Kunfu

>どうしてダークエネルギーは膨張して拡がっていく空間に影響力を持ち続けられるのでしょうか？
謎です。膨張は鈍るどころか加速しています。
われわれは宇宙に関して知識が増えれば増えるほど、新しい謎と向き合うことになっています。

>遠い宇宙(古い宇宙？)は近い宇宙より加速度的に膨張が速いと聞きました。
その考えは、２つのことがごっちゃになっています。
実際に運動している天体と、空間が膨張しているから遠ざかる運動をしているように見える天体があるのです。
前者がドップラー効果で、後者が空間の膨張による波長の伸びです。

宇宙は全体的に膨張しているので、結果的に離れているところにある星ほど速く遠ざかっているように見えます。
たとえば１億光年離れた星との距離が空間の膨張で、２億光年の距離になったとします。
空間は２倍に膨張したということです。
では、そのまた隣の２億光年離れた星も同じ割合で膨張するなら４億光年の距離になるわけです。
それは空間が膨張しているからです。けっして、星が遠ざかる運動をしているからではありません。
遠い星ほど速く運動するのではなく、宇宙全体が膨張するから遠い星ほど速く遠ざかるように見えるのです。

しかしながら、２５０万光年離れたアンドロメダ銀河は、われわれに近づく運動を実際しています。
そういう天体はドップラー効果により「青方偏移」を起こします。

こういう例外を除いて、星が遠ざかるように観測されていたのは、「天体が運動しているのではなくて空間が膨張しているからなのだ！」
ということがわかってきました。
昔は、天体が遠くへ運動しているので光のドップラー効果により「赤方偏移」が起こると考えられていたのですが、その考えは誤解だとされています。
私みたいな古い人間には、かなり衝撃的な宇宙物理学の転換ですが２１世紀になって１０年も経ちました。
そろそろ学校でも教えていいんじゃないでしょうか。
現在では、「赤方偏移」の主な原因はドップラー効果ではなく、空間が伸びたことにより光の波長も引き伸ばされたという「宇宙論的赤方偏移」の考えが主流です。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B5%A4%E6%96%B9%E5%81%8F%E7%A7%BB

回答No.5

雪中庵（@psytex）

遠い天体の光ほど、波長が伸びるドップラー効果（パトカーのサイレン
音が通り過ぎてから急に低くなるのと同じ）が観察されています。
比較的近くの、距離の分かる天体から、その膨張速度が推定され、
そこから逆算すると、137億年前に一点に収束することが分かりました。
137億年前にビッグバンが始まったということになります。
遠くの姿は、昔の姿です。
137億光年先は137億年前の姿であり、ビッグバン当時の爆発の
輻射が、（その光速に近い後退速度で2.7Kに間延びして）観測
された事で、ビッグバンの証拠とされました。

膨張速度は光速を超えないので、観察される宇宙が137億光年を
こえることはありません（ただ、ビッグバンの慣性で膨張しているのなら
重力で減速し、その「宇宙年齢光年先のビッグバン当時の輻射」は、
晴れ上がるはずですが、まだ見えている不思議に対し、「加速している」
とか「ビッグバン初期に超光速で飛散した」など諸説が唱えられています。
しかし量子論的に考えると、認識によって宇宙が生じる＝自己（現在
／感受／光速）から過去（記憶／時間／超光速）と未来（予測／
空間／光速下）が対発生していると考えれば、その基底としての
時空が広がる（時間経過=空間膨張）のは当然のことです。

その137億光年彼方に見える爆発によって噴き出した宇宙の一番
「端っこ」は、あなたのいる所です。
また、その137億光年向こうに立って見ると、あなたの立っている所が、
137億年前の姿＝「爆発の輻射」の壁の一部に見えるのです。
その「自分を中心とした半径137億光年の球面」は、ビッグバン
開始時の点であり、「ここ」も含まれているのです。
「こっち側」は、時間的に収束していますが、「むこう側」は、空間的に
収束し、両端で点に収束していて、そんな葉っぱのような形を張り合わ
せて地球儀を作るように、この宇宙も球の表面（ただし四次元空間に
おける三次元球面）のように果てはないのです。
（真っ直ぐ行けば端に当たるというのは、「平行線は交わらない」という
ユークリッド幾何的な空間であり、相対性理論においてそうした空間が
成り立つのは空間に物質がない場合のみであり、我々の日常現象の
エネルギーレベルが低いので、近似的にそういう常識を先入化している）

量子論的な世界像において、有限な性質（=存在性）は、認識
されることで派生しています。
実は、相対性理論にしても、量子論にしても、認識体との相対に
よってしか存在は無い、という帰結を潜在的に持っています。
全ての存在は、量子的な不確定性に基づいており、無限に
つめこむと存在確率の山が平らになって、無と等しくなります。
この「絶対無＝不確定性無限」において、その無限の闇に、認識
体の仮定断面の運動（プランク定数hの収束の時系列化）を
想定すれば、相対的に無の風は光になり、認識体はその光の向うに、
自我仮説の補完としての時空仮説＝宇宙を認識するのです。
（ここで先に述べた「自己（現在／感受／光速）から過去（記憶／
時間／超光速）と未来（予測／空間／光速下）が対発生する」
につながる）

ゆえに、その「外」や「前」は何もなくて当然です（元々無いのだから）。

回答No.3

Tasuke22

>宇宙に果てって無いんですか？

球のように言われていますね。直径が150億光年～200億光年くらいと言われています。

> 宇宙に始まりがあるなら終わり(果てのような)があるのか。

今の宇宙の始まりはビッグバンと言われています。
現在、膨張を続けていますが、収縮に向かう時期が来るという説があります。
収縮したら、宇宙空間が無くなるので終わりでしょうかね。

> 膨張してるとはどういう現象か。

今の全宇宙（素粒子の数が10の74乗とか）が一塊になっていて、それが爆発し
たのがビックバンと言われていて、宇宙の始まりで、その爆発の勢いのまま
宇宙空間が大きくなっていると言われています。

> またその現象は私達の世界でも起こるのか。

原因はよく分かっていませんが、月は毎年30cmづつ地球から離れているそうです。
これが宇宙の膨張の問題か、重力バランスの問題か、複合しているのか？
まあ、太陽系に膨張の影響がはっきりする頃には、地球上では現在の生物は生存
出来ないでしょうから、「私達」という意味が同世代という意味では何も起こら
ないでしょう。

しかし、200億光年とは・・・光は秒速30万キロメートルですから、一年間に
何キロなのか・・・計算できません。
ところで、１光年は１年間で光が進む距離ですが、１年とは何秒のことを言って
いるのか幾ら調べても分かりませんでした。24時間x365とは違うような気がしま
すね。

回答No.2

sanori

こんにちは。

＞＞＞宇宙に果てって無いんですか？

まずは、こちらのスライドの２枚目をご覧になってください。
http://www.icepp.s.u-tokyo.ac.jp/docs/kouen_satou.pdf
膨張宇宙を、風船を膨らますことに例えています。
風船というところが味噌です。
風船を地球（地球儀）に置き換えてみると、日本から飛行機で地面に対してひたすら真っ直ぐ進むと、必ずブラジル上空を通過して、その後、日本に帰ってきます。
風船の表面は二次元ですが、それを三次元で考えると、やはり直進を続けると元の場所に戻る、ということらしいです。
つまり、基本的に宇宙に果てはないのですが、無限ではなく閉じているのです。
「果てがないのに閉じている」って、直感的にわかりにくいかもしれませんが。

ちなみに、
以上の話は、ものすごく遠くの銀河が、我々の銀河から光の速さ以上で遠ざかっているから、それは私達に見えない、という意味の「果て」とは基本的に無関係です。
「宇宙の果て」という言葉は、色々な意味で使われます。

＞＞＞またその現象は私達の世界でも起こるのか。

宇宙の膨張は、１つの銀河や１つの銀河団での「団体行動」なので、その「団体」の中では膨張は起こりません。
宇宙の膨張が原因で地球が太陽から遠ざかったり、あるいは、恋人達が宇宙の膨張で引き裂かれて離れ離れになることはありません。

お礼

貴重なお時間をさいて頂き、ありがとうございました。とても解りやすい解答で為になりました。宇宙の事、これから少しづつ勉強していきます。

回答No.1

einn

単純にいうなれば、宇宙は光よりも早く膨張しています。
ゆえに、果てはあれどもそこに到達できません。
もちろん膨張速度を上回る速度で接近すれば、それは可能でしょうが。
すべて机上の空論でしかないですからね。夢をもっと語る分野の話です。

以下、膨張の説明。

爆発すれば、その爆発は広がりますよね。爆弾でもなんでも。
それと同じ原理、まぁ似たようなものです。
宇宙を満たしていると仮定されているダークマターの作用によって、膨張しているそうですよ。

でもダークマターがあるかどうかも不明なんですよ、これが。

果てがあると仮定するならば、宇宙には縮もうとする作用もあるはずで、
ダークマターが消費される性質なら縮むし、
維持される性質なら止まるし、
増え続ける性質なら膨張し続けます。

まぁ妄想のレベルですね。実証できればノーベル賞は確実。