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宇宙の膨張に関しての疑問と説明
- 宇宙の膨張に関する疑問として、物質同士の離れかたの連動や光の速度について疑問があります。また、宇宙の膨張について考えられる説明として、全ての物質が高速で縮小しているという理論についても触れています。
- 物質同士の離れかたの連動については、宇宙の膨張が加速することにより、物質同士の距離が平等に拡大されると考えられています。
- 光の速度に関しては、光の速度は一定であり、光が光を追い抜く状況は起こりません。つまり、膨張する宇宙の中でも光の速度は一定であるとされています。
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＞インターネット上で色々読んだ結果、どうも宇宙が膨張していると言うよりも、 エネルギーも含め素粒子単位で全ての物質が高速で縮小している、 と考えるほうが今の私にはしっくりきてしまっています。 あながち間違いとは言えません。 観測地Aと観測地Bは運動をしておらず、 その間の空間が膨張しているからです。 １、銀河が光速で運動しているとは誰も言っていない。 ２、縮小しているとは誰も言っていない。 宇宙は加速膨張していると称しています。 これはアインシュタイン方程式から成立します。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A2%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%82%B7%E3%83%A5%E3%82%BF%E3%82%A4%E3%83%B3%E6%96%B9%E7%A8%8B%E5%BC%8F 運動量テンソル、曲率テンソル、リッチスカラーなどから成立します。 間違っても素粒子の経路を積分しても宇宙の答えなど求められません。 違う畑を耕しても不毛なだけです。 百姓が首をかしげて通り過ぎます。 楕円すら二重積分でようやく解が出ます。 加減乗除で宇宙のアンサーは求められないでしょう。
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- 雪中庵（@psytex）
- ベストアンサー率21% (1064/5003)
#2の者です。 たとえば、宇宙の膨張はｃ（光速の低下）と等価ですし、 物体の収縮はｈ（不確定的広がり）の収束と等価です。 また全ての物理定数が、ただ１つの定数ｈ（プランク定数） から導くことができるというのが、超弦理論の核心です。
お礼
ありがとうございます。 でもそうゆうことじゃなくて、 私の中で[宇宙の広がり]と[物質の縮小]が等価じゃない最も大きな理由は、 物質が移動する必要があるかないか、という所にあります。(他にもありますが)。 電磁波に至っても重力場で「曲がる」と言う表現は見ますが、 空間が物質及びエネルギーを押す、と言うのは変な気がします。 他にもいろいろな理由がありますが、そう思って質問に至ったわけでございます。 ちなみに一番の質問の趣旨は、 なぜ世間では 物質が離れる=宇宙が広がる と当たり前のように扱われているのか？ と言う理由が知りたいわけです。
- satoumasaru
- ベストアンサー率59% (325/545)
はじめまして、私の知っている範囲でお答えさせていただきます。 >光の速度に関してもあまり記述を見つけられなかったんですが、実際の所一定なのでしょうか？ >(光が光を追い抜くという状況は考えられるの 光速度は一定です。これは相対論の前に古典力学であるマクスウェルの方程式で証明されています。（アインシュタインはこれを単なる式の解でなく、公理として採用したものです。）同条件で光が光を追い抜くということは観測されたこともありません。 ＞インターネット上で色々読んだ結果、どうも宇宙が膨張していると言うよりも、 ＞エネルギーも含め素粒子単位で全ての物質が高速で縮小している、 ＞と考えるほうが今の私にはしっくりきてしまっています。 すべての物質が高速で縮小しているならば、光のスペクトルが振動数が高くなるという青色変位が観測されなければなりません。それが観測されないということは光の速度もきわめてはやく低速度になる必要があります。光速がものすごく速く低速度になるならば、遠くの星の光が地球に届くはずもありませんよ。 高速で縮小しているのならば極微の世界になると物質の波動性がもろにでてくるはずですが、少なくとも量子論にでてくるような世界が私たちの世界におきていません。高速度で縮小しているのならば、あっという間にブラックホールになってしまいます。 日常の世界でも、ボールを投げたら、その速度もすぐにきわめて遅くなってますし、東京タワーから転落してもそんなにスピードがでずに地上に無事に着地できてしまいます。 すべてのものが、高速で縮小しているというならば、物理学で考えられる変化がないと思われている数値、物理定数（プランク定数、万有引力定数、アボガドロ数、光速度等）が、すべて変数となるということですので、安定な宇宙が成立することは考えられません。こんな不自然なことを考えるよりも、光速度が一定であり、宇宙が膨張をしていると考えた方がはるかに合理的です。「感覚でしっくり」されるのは結構ですが、人間の感覚なんていい加減なものです。地動説なんて感覚で納得できるものではありません。 どんな物理定数があるかは、下記のページを見てください。この数字がすべて変わるのですよ？ 物理定数（Ｗｉｋ） http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%89%A9%E7%90%86%E5%AE%9A%E6%95%B0 ＞宇宙の膨張が加速すると、なぜ物質同士(星同士)の離れかたも連動して平等に加速するのか？ 宇宙の膨張が加速すれば、それにのっている星も当然平等に加速します。ただ、宇宙の膨張はあくまで宇宙スケールの話です。銀河団ぐらいのスケールですと、はるかに万有引力の方が強力です。宇宙が膨張するからといって原子が膨張するわけではありません。すべての物質が膨張しているわけではありません。 ＞特殊相対性理論はそこそこ飲み込めたのですが、 ＞一般相対性理論は飲み込めない部分がかなりあったので ＞方程式に関してはまだ読まずにスルーしてました。 特殊相対論でしたら、高校の数学の知識があれば方程式を理解することは可能です。しかし一般相対論については、リーマン幾何学、テンソル等の大学の数学専攻程度の知識が必要です。ですから「思いっきり素人」とおっしゃっておられる方ならば、方程式よりも概念でとらえていただくほうがよいかと思いますよ。
お礼
読ませていただきました。 >のっている星も当然平等に加速します これが一番意味の分からないところでした。 会話のキャッチボールという意味ではisa-98さんがけっこう私の投げた球とグローブを見てくれてると思います。
補足
ちょっと文章が短すぎたので書き足します。 [物質及びエネルギーの縮小]と[宇宙の膨張]に於ける物理運動が等価であると言う点に付いては、 今の所私はpsytexさんと同じ立場を取っていると思います。 ただ、空間に関しては[等価でない]と言うよりも、全くの別物であると感じています。 また、上に書かれたpsytexの理論を取るなら、 物質と空間は直接的な干渉をしない、と言う立場にもなります。 素粒子学的にくっついて居る物や、質量的な重心に対して移動するものは 空間の干渉なく移動できなければならない気がするからです。 ちょっと分かりにくかったかもしれませんが、私は、そうゆうことを考えているわけです。
- 雪中庵（@psytex）
- ベストアンサー率21% (1064/5003)
量子（光子）相互作用は、原理的には、瞬間作用とされます(＠経路積分)。 「静止」している（無の不確定性無限の潜在としての）自我仮説性の方が、光速で移動（プランク定数の収束の時系列化）する事で無の闇は、相対的な光の風になります（光とは闇(=仮説の相殺)なのです）。 四次元時空を記述する式において時間項にはC(光速)が掛けられています=時間は光速で過ぎる。 自我仮説の相補としての、時空仮説に対する無の射影なのです。 一般に「時間は普遍的かつ不変に一定に流れている(=絶対時間)」と考えられがちです。 しかし、ご存知のように相対性理論において、相対的に運動しているものの時間は遅れる（「相対的」なので、相手からみたらこちらの時間が遅れる）という事が明らかとなり、絶対時間の考えは（１つの同じ時空を同じメンバーが共有するという考えも）否定されました。 更に相対性理論は、「超光速においてエネルギーが虚数になる」という結論を導き、相互作用においてエネルギーは自乗になるので、マイナスエネルギー＝時間軸逆行＝タキオン粒子の存在を予言しました。 そこにおいて、世界像全体の再考が必要になります。 １．この世界は、光速を限界（超えるには無限のエネルギーが必要）とする法則性に基づく。 ２．超光速の可能性は虚数エネルギー（実数と作用しないのでオーバーラップし得る）であり、時間軸逆行と等価。 ３．超弦理論において、原理的本質は量子（＝光速）のみに還元されることが明らかとなった。 ４．光速以外の速度（光速以下、超光速＝時間軸逆行）は、超弦からの階層現象性（量子(光速)＞クォーク＞素粒子(回転)＞原子＞分子(振動)＞細胞＞個体(意識＝原点)）を、表面的に捉えることで仮想的に生じる。 ５．運動速度の速いものの時間は遅れるので、時間の流れは、階層現象表面性に応じて流れる、と言える。 ６．意識される時空的広がりは、感受表面における量子相互作用に還元される。五感の違いは媒体の違い(視覚=光子、聴覚=空気、味覚=化合物、触覚=物体etc.)であり、その情報性の強い遠隔作用（光、音）に対する、過去の五感の相関した経験の蓄積による生理的予測（そこで何が起きるか）が、空間的広がりを生むに過ぎない。 ７．これらの結論として、「一定に流れる時間の中に認識が生じる」という一般的な捉え方の等価性において、「現在（光速）から過去（超光速）と未来（光速下）が対発生する」ことが可能になる。 ８．そうした、「全ての時点から（仮想的に）対発生した時間性」を、時系列的に重ねる（経験の蓄積）ことで、宇宙膨張（＝物体の収縮＝h(プランク定数)の収縮）や相対性理論を伴う時空が派生する。 ９．先の「虚数領域の過去化」において、時空軸が転換することから、上記の時系列的時空において、「位置(S)と運動量(St)、時点(T)と質量(Ts)の２対の存在性において、その一方を確定するともう一方が無限不確定化する」という、不確定性原理の相補的不確定性を伴う存在を可能にする（本来同一軸のものが過去と未来で入れ替わり、その延長上で直交して「相補的」であり得る）。 ８に記された「宇宙膨張と物体収縮の等価」は、原理的には等価性を確保できますが、現象的には「宇宙膨張はエネルギーの塊りからの爆発による慣性」か「物理定数の変化の時系列化の射影」か、という違いがあります。 Ａ．「宇宙の果て」は必ずＣ(光速)xＴ(宇宙年齢)先にある（重力による減速で背景放射が消えることはない）。 Ｂ．膨張が慣性ならば、地球と月のような独立した慣性系は「膨張」しないが、物理定数の変化ならば、月も遠ざかる。 本来は衛星軌道にあるものは重力波を発したり星間物質との摩擦で速度低下＝近づくはずなのに、レーザー測距によると月は毎年３cm遠ざかっており、それは月までの距離の137億分の１に近い。 （これを“地球が潮汐力で変形して引っ張って加速しているから”という、数十年前の仮説が今も素人向けの解説書に孫引きされているが、満潮は月の正中時から６時間近くずれている＝真横向きになるので「引っ張」れない）
補足
わざわざこんなに長い回答ありがとうございます。 きっと私にとっての問題がいっぱい出てくる予感がするのですが、 考えをまとめてきますんで、すみませんがしばらく返信を待ってください。 とりあえず、宇宙空間に合わせて物理定数が変化する話が一番驚きです。
- k_kota
- ベストアンサー率19% (434/2186)
とりあえず、宇宙に基準となるモノサシが無いのです。 そこで、真空中の光の速度を一定であると定めます。 さらに、時間もその光の速度を基準に決めてるはずです。 そうなると、光の速度が変わるのでは無く、空間が曲がってるという状態も発生したりします。 大事なのは、とりあえず、そうするとそれなりにきれいに理屈が立てられるということです。 別に、宇宙のサイズを一定にして、光の速度が遅くなってるとしても問題無いかも知れません。 宇宙が収縮してると言うのはいまいち出てきた理由が分かりません。 遠くの星ほど離れていってると言うのは、もろもろの条件から行くと非常に理屈にあっています。 ちなみに、宇宙の膨張は風船を膨らませた時の離れ方と同じであると言うのがよくある説明です。 お互いが自分を中心として離れていくように見える。 なんでしっくりくるかを説明してもらえると回答しやすいと思います。
お礼
初めて質問したんでお礼と補足の区別が付きません。 お礼申し上げますが、 すみませんがその回答はかなりインターネット上の説明の劣化版にしか見えません。 (失礼とかそうゆう問題ではなくて現実上として) >光の速度が変わるのでは無く、空間が曲がってるという状態も発生したりします 私が知っている限り、宇宙にある全ての物質、素粒子は 空間を歪めることも空間自体に対する影響も与えることはないとゆうふうになってるのですが、 もしよろしければその空間が歪むに関して説明願えないでしょうか？ >そうするとそれなりにきれいに理屈が立てられるということです 内容のご説明もお願いします。 >宇宙が収縮してると言うのはいまいち出てきた理由が分かりません。 私の書き方が悪かったのかとも思いますが、宇宙が縮小してるとは書いてません。 もし物質が縮小したとしても、特殊相対性理論とも矛盾がないように思えるのです。 >風船を膨らませた時の離れ方と同じである どーもこの辺がよく分からないというか、私には詭弁に思えます。 4次元物理上の中で、実際にどのような現象が起きれはこれと同等の現象が起こりえるか？ と言う内容の質問でした。 風船を膨らましても内部の物質はそのような動きをしないと思います。 たぶん人類がそんな動きを観測してるのは、宇宙の星の位置関係くらいだと思います。 つまり通常では起こりえない運動だと思うのですが、そこを説明しているサイトが見つけられません。 それがない限り、どーも私の中では 「星が離れる = 宇宙が膨張している」とはならないのです。
補足
書き忘れました。 >時間もその光の速度を基準に決めてるはず 時間は磁場0でのセシウム原子の放射周期で国際定義してると思います。
お礼
isa-98さんとpsytexさんへ。 PC内でいろいろと返信を書いていたんですがとんでもなく長くなったし、分からない事が多いので、 中途半端感はありますが、宇宙の膨張は(膨張しているかすら)完全に不明である、と言う今までの私の結論のまま問題を保留しようかと思います。 ただ一つだけ書かせてもらうと、今の所、膨張と縮小は完全な別物だと解釈しております。 なんかすみませんがありがとうございました。
補足
ああすみません。 特殊相対性理論はそこそこ飲み込めたのですが、 一般相対性理論は飲み込めない部分がかなりあったので 方程式に関してはまだ読まずにスルーしてました。 ちょっと考えをまとめてる最中なんで返信はもうちょいお待ち下さい。 すみません。