宇宙の果て

質問

４０代主婦です。
ものすごく子供っぽい質問です。

地球を出て、どこまでもまっすぐ行ったらどうなるのでしょうか？
もちろん永遠の寿命と無尽の食料と絶対に壊れない宇宙船が前提です。

文系脳に優しくわかりやすく教えて下さる方お待ちしております。
レベル的には「１２歳の子供に教えてあげる」つもりでお願いします！

回答No.16

noname#155457

これはアインシュタインという人の解答です。
たとえば、地球の北極から真上にどんどん進むと、なんと地球の南極の真上に到達するのです。
この宇宙船が進んだ距離が宇宙の直径になります。ですからその半分の距離が宇宙の半径とということになります。

つまり、真っ直ぐ進んでいたと思ったら、宇宙は星々の重力によって、空間が曲がっていたのです。
それで、地球に戻ってきてしまったのです。だから、宇宙の外へは行けないのです。

回答No.15

雪中庵（@psytex）

宇宙は、ビッグバン以降、137億年経っています。
今でも、137億光年先を見ると（自分を中心に半径137億光年
の球面に）、ビッグバン当時の輻射が観察されます。
ただし、137億年経って137億光年彼方という事は、光速に
近い遠ざかっているので、ドップラー効果により絶対温度３度
という超低温の電磁波となって。
さて、観察者に対して常に光速で遠ざかる“半径宇宙年齢光年”
の壁に対して、どのように近づく事ができるでしょうか？

実は、「137億光年彼方が137億年前の姿」というのには、
もう１つ意味があり、「運動する物体は時間が遅れる」という
相対性理論において、光速に近い速度で遠ざかる「壁」は、
ビッグバン当時のままでなければならないのです。
ところが、その壁に向かって飛べば、その壁の後退速度が
相殺され、停止していた時間が解けて膨張が加速される結果、
「半径宇宙年齢光年の中心」から移動したはずが、やはり
『中心』にいる事になるのです。
つまり、どこまで行っても、端には到達できないのです。

回答No.14

stm003

まず、宇宙は四次元空間だと言うことを教えてください。縦、横、高さに時間の軸が一つ加わり四次元です。
有限の中の無限と言うものがあります。
簡単な例をいくつか出しましょう。
基本として
一次元は線です。
二次元は面です。
三次元は立体です。
四次元は立体に時間の軸を加えたものです。
例えば一つの円があります。
円周の長さは有限ですが、円の線をたどって行くと、どこまでも終わり無くたどれます。
これは円という二次元の存在を、線という一次元の存在で見たとき無限が現れると言う話です。
同じように一枚の紙があります。これを上手くつなぎ合わせて球状にします。
すると同じように球の表面積は有限ですが、どこまで表面をたどっても終わりはありません。
これも円のときと同じ様に、三次元の球と言う存在を、表面の面と言う二次元の存在で見たので無限になるのです。
もうお分かりだと思いますが、宇宙と言う四次元の存在を、宇宙空間という三次元の存在で見たとき無限が生まれます。
私達はほんの百年前まで、空を飛ぶという三次元の移動が出来なかった為、地球の表面と言う二次元の無限の世界から脱出する事が出来ませんでした。
飛行機が生まれて、やっと地球の表面から離れ三次元で移動する事ができるようになったのですが、私達はまだ時間の軸の上を自由に行き来する事ができません。
つまり宇宙という四次元の世界の中の宇宙空間という三次元の無限の中でしか私達は動く事ができません。
時間軸を移動できるようになれば私達は宇宙の果てにたどり着くことができるようになるでしょう。

回答No.13

bulldog-lima

宇宙は、空間を移動して旅をする範囲は限られています。生命体にとって。
また、宇宙は入れ物でもありません。
光によって生命体が宇宙の広がりを認識しているのであって、光が無ければ“無”です。

おそらく、あなたが疑問におもっている宇宙の果てとは、幻影です。
過去の歴史と言ってもいいでしょう。言い方を換えれば、タイムマシンなら旅することができるかも。
今の宇宙船はいわゆる、簡単な“タイムマシン”でもあります。

137億光年の過去へは、生命体にとって、決してたどり着ける場所ではないのです。

おそらくそこには何もありません。
こうもいえます。あなたが今いる“ここ”が、宇宙の果てなのです。

回答No.12

Mokuzo100nenn

＞もちろん永遠の寿命と無尽の食料と絶対に壊れない宇宙船が前提です。

永遠の寿命を担保するために無尽蔵の食糧を搭載した宇宙船は、重量が重すぎて地球の重力圏から脱出できないのですが、、、。揚げ足取りは止めときましょう。

ご質問は、「宇宙ってのはどんな格好をしとるんじゃ？」ってことでよろしいですかね。

12歳で理解できるのは、一部のロシアの英才教育の天才少年ぐらいじゃないかと思うのですが、宇宙は位相幾何学で言うところのトーラスの形をしているらしい。これは、宇宙物理学者が観測した結果ではなく、位相幾何学という分野の数学者が論理的に導き出した回答で、それ以外の回答が存在しえないことがどうやら証明されました。

トーラスってものは下記に説明があるので、ご一読ください。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%88%E3%83%BC%E3%83%A9%E3%82%B9#n.E6.AC.A1.E5.85.83.E3.83.88.E3.83.BC.E3.83.A9.E3.82.B9

具体的に言うと、アンリ・ポアンカレという人が1904年に予想した「単連結な3次元閉多様体は3次元球面に位相同形であろう」という予想（＝ポアンカレ予想）です。この予想、100年以上数学者が考え続けた結果、つい最近の21世紀になって、2003年ごろにロシアのグレゴリー・ペレルマンという人が証明してしまったのです。

ポアンカレ予想は下記です。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9D%E3%82%A2%E3%83%B3%E3%82%AB%E3%83%AC%E4%BA%88%E6%83%B3

ペレルマンってのは下記のような人です。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B0%E3%83%AA%E3%82%B4%E3%83%AA%E3%83%BC%E3%83%BB%E3%83%9A%E3%83%AC%E3%83%AB%E3%83%9E%E3%83%B3

英才教育のロシアとちがって、ゆとり教育の日本の12歳は、なかなか理解できないかもしれません。

宇宙ってのは、どんなに頑張って進んでいっても壁つぶつかることのない格好をしているんじゃ。だから光の速度（光速）を超えることができないと言われてもがっかりすることは無いんじゃ。だって、光速を越えることができても、それでなにかに達するわけじゃあないからな。

それから、あらゆる方向に矢をはなっても、すべての矢が直線で進む限り、決して射止めることのできない場所っ注文があるのじゃ。これは、ワシらが局所的に三次元座標軸に近似できる場所におるから理解しにくことじゃがな、平面にたとえて言えば、平面から浮いている球体には、平面上のどの方向の矢も突き刺さることが無いのと同じじゃな。

君が、将来、ワシの言っていることを理解したければ、写像とか位相幾何学っちゅうのを勉強するとよいよ。

そういう勉強は大学の理学部の数学科でするんだ。
その大学で勉強するにはね、小学校や中学校からよく勉強する習慣を身につけなくちゃあいけない。
だって、ロシアやフランスの少年・少女たちも、みなその世界をことを勉強したくて頑張っているんだからね。
日本人の君も世界で負けないよう勉強しようね！！

って、とこですかね。

回答No.11

noname#194996

宇宙を思うと皆子供っぽくなるのはたしかですね。
誰だったか忘れましたが（アインシュタイン博士だったか）著名な学者が、宇宙の果てが見れる超強力な望遠鏡で夜空の一角をにらんだら、多分どこかに自分の後頭部が発見できるだろう、と言ったと伝えられています。私は物理の先生からそれを最初に聞いたように記憶しているのですが、定かではありません。そのあとも宇宙に関する学問は進歩しているはずですが、それ以上にシンプルな答えは聞けないままです。
アインシュタイン以後ホーキング博士に至るまでそういった認識の進歩はたいしてなかったのではと私は思っています。結局人間には理解の出来ない世界なので、つまり子供として宇宙を眺めるしかないのでしょう。

最初に書いた宇宙のはて論は、宇宙そのものが単なるだだっ広いだけの空間ではないということを示しています。光はまっすぐ進みますが、空間自体がいろんな理由で曲がっていて有限だったら（膨らんでいる最中だそうですからおそらくそれは正しいでしょう）光とともに走る貴方の宇宙船もそれにそって曲がらざるを得ず、結局、マゼランの船団が中世の全世界宇宙だった地球の表面を一周して、出航した港に戻ってきたように、わが母星へ戻ってくるのは至極当然のことのように思えます。
こんな横着な考えが貴方の息子さんを納得させられるかどうかは分かりませんが。

文脳系の質問者様には余計なことかもしれませんが、文学的に宇宙を描いた古典であるアラン・ポーのユリイカ、そしてそれを踏襲した稲垣足穂の「ぼくのユリーカ」はそういった思いがうまく描かれた作品だと思います。もし読まれていなければ、息子さんとご一緒に読まれてはどうでしょうか。

回答No.10

Knotopolog

１２歳のお子さまに教えてあげるわけですから，宇宙理論は，さておき，地球を出ると，こういう様に見えるよ！　と画像を見せて教えてあげるのは如何でしょうか？

それとも，もう，この程度のことは，卒業しているのでしょうか？？

http://www.google.co.jp/search?q=%E5%AE%87%E5%AE%99&hl=ja&biw=1012&bih=647&prmd=ivnsb&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=8VY6TqikDYzMmAWUv4W-Bw&ved=0CEAQsAQ

http://www.eonet.ne.jp/~univers/universe1.htm

http://www.youtube.com/watch?v=20NWO1rZQxg

http://www.geocities.co.jp/Technopolis-Mars/1894/index.html

http://www.samita.net/index.html

そして，何処まで行っても宇宙には，果てが無く，何時も自分が宇宙の中心に居るように感じるだけだ！！　と教えてあげて下さい．

回答No.9

雪中庵（@psytex）

おそらく、12才の子供には理解できません。
なぜなら相対性理論や量子論が前提となるからです。

それらによる、時間と空間のダイナミックなつながりを正しく
把握しないと、宇宙の構造を正しく認識できません。
「宇宙の果て」が『果て』なのは、そこが137億年の歴史を持つ
宇宙の、137億光年先＝137億年前の姿だからです。
そこはビッグバン開始時の点であり、実際、強烈な輻射が
(光速に近い後退速度で間延びして)観測されています。
自分を中心とした半径137億光年の球面が、点であるという
事実（しかも「そこ」はビッグバンのスタート時の一点＝ここも
含まれる）を、まず了解して下さい。
しかも、その『果て』からこちらを見れば、こちらが137億光年
前の、ビッグバン当時の姿＝果てなのです。
すなわち、宇宙のどの地点においても、必ず観察者を中心に
宇宙年齢光年の半径の宇宙が見えるのです。

こっち側は、時間的に収束していますが、向う側は空間的に
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。

本来、ビッグバンの慣性で膨張しているのであれば、重力により
減速し、その「宇宙寿命光年先のビッグバン当時の輻射」は見え
なくなってもいいはずなのですが、ずっと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」とか、
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。

我々は「過去は既に終わっている」「未来はまだ来ていない」ので、
「存在するのは現在」と考えますが、真の『現在』とは、認識体の
感受表面での量子相互作用（光速）のみであり、その経験
（過去＝超光速）による予測（未来＝光速下）として時空的
広がりは発生しているのです。

全ての存在は、量子的な不確定性（確率波動）に基づき、無限
に詰め込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＝宇宙を認識します。

即ち、「何か有るんじゃないの？」という疑問（自我仮説）の相補
として生じた時空仮説に対して、「本当はないんだけどね」という
無の射影として、存在は生じていると言えます。
そこにおいて、無いとは分からない事が有なのです。
であれば、「その向こう側」など、問うだけ無駄です（元々無いのだから）。

回答No.8

profX

No.3の追記として
No.3の「お礼」にある「どうなっているの」というのはリサ・ランドール博士のいう五次元とはどんな世界か？あるいはどんな感覚なのか？という意味でしょうか？

彼女はその答えとして、以下のような喩えをよく持ち出します。
(彼女は、彼女自身が影響を受けた小説？『flatland』(平たい世界)をよく持ち出す。)

　私たちの住む宇宙を薄い膜（平面、紙）と考える。
　その膜を球が通ったとしたら、膜に住んでいる人間は何を見るか？
　円がだんだん大きくなり、そしてだんだんと小さくなる様子が見える。(それが球だとはわからない。)

三次元の世界に住む我々が五次元の世界をイメージするとはこのようなことだと、彼女はいいます。
（説明が下手ですみません）異次元世界はイメージできないけど、「どのようにイメージできないか」をイメージしようと思ったらこのようなことです、といいかえてもいいのでしょうか。

（No.7にも名前が出ているホーキング博士も「膜理論」というものを考え、かつてこの宇宙を11次元だと考えたら、宇宙を説明できるとテレビで言っていました。リサ・ランドール博士の理論はこの「膜理論」の一つの答えです。）

ちなみに、異次元の世界は「実証」できると考えて、昨年ＬＨＣという機械を使って大きな実験をしていました。

質問者様には余計なお世話かもしれませんが、本屋で「五次元」というワードを探すとオカルトや精神世界の本がたくさん出てきます。オカルトや精神世界はそれで結構なことですが、境界線をひいて自然のロマンを楽しみたいものです。

お礼

再度ありがとうございます。

まさに、私の疑問は「それはどんな感覚か」ということなのだと思います。

＞「どのようにイメージできないか」をイメージしようと思ったらこのようなことです

わかります。ものすごくわかります。
昔○次元の説明として、１次元（一直線）に住んでいる（と仮定した）蟻の目の前に石ころを置いたら永遠にその“向こう”に行くことはできないと。それのもう一段階上の“次元”のお話ですね。

１１次元ですかそうですか。４も微妙で５もさっぱりわからないのに１１。ふぅ。

とりあえず「真っ直ぐ言ったつもりでも３次元の我々では実体としてつかめない何かの力のせいで直線に進み続けることは難しいのだな」ということはぼんやりわかりました。
この常識を超えた概念を前にした時、科学者になる者とオカルトに走る者と目を背けて主婦になる者に道が別れるわけですね。

ところでイラストはわざわざ描いて下さったのでしょうか。
いえ、違ったら辛いので何も仰らないでください。

ともかく２度も回答下さり感謝でいっぱいです。

回答No.7

Kunfu

ゴム風船の外側というのはないんです。
球体の表面に中心も端も無いように、宇宙空間に中心も端もありません。
見かけ上、天体は遠いほど速いスピードで遠ざかって見えます。
それは、あたかも地球を中心にして宇宙が膨張しているように見えます。
しかし、それを発見したハッブルは、そうは考えませんでした。
彼は、宇宙全体が膨張していると考えたのです。
宇宙のどこの空間も膨張しているならば、遠い天体ほど速く遠ざかる理由もわかります。
だから、われわれだけではないのです、宇宙の中心にいるように錯覚するのは。

現在観測可能な宇宙は半径４６５億光年の球の範囲です。
その先にも宇宙は続いていて、そこから観測すればやはり半径４６５億光年の範囲が観測できます。
宇宙の年齢は１３７億年といわれていますが、一貫して光速より速く宇宙は膨張しています。
しかも、膨張スピードは鈍るどころか加速しています。
どんな宇宙船でも観測限界にすら辿り着けません。

ホーキングの最新著作「ホーキング、宇宙と人間を語る」読まれると面白いですよ。
ある意味これは哲学書です。

お礼

これまでいただいた回答の中で、一番わかるようでわからず、しかし心に何かしらの灯がともったような気持ちにさせて下さる回答です。

＞球体の表面に中心も端も無いように、宇宙空間に中心も端もありません。

ゴム風船には「ゴムという端があるではないか」と。「そしてゴム風船を眺めている我々のいる、この空間があるではないか」と。それはどうしたどういうことなのかと問いたいです。いや、質問者様にではなく全宇宙にです。

＞宇宙のどこの空間も膨張しているならば、

おぅ。これは盲点でした。

＞現在観測可能な宇宙は半径４６５億光年の球の範囲です。
＞その先にも宇宙は続いていて、そこから観測すればやはり半径４６５億光年の範囲が観測できます。

これは今まで聞いたことのないお話です。宇宙の理解に一歩近づいた感じです。

＞宇宙の年齢は１３７億年といわれていますが、一貫して光速より速く宇宙は膨張しています。
＞しかも、膨張スピードは鈍るどころか加速しています。
＞どんな宇宙船でも観測限界にすら辿り着けません。

しかしここで「ブルータスお前もか」という声が私の中から聞こえてきました。
すみませんすみません。宇宙船で真っ直ぐ行ったらと言った私が間違いでした。

「誰も行かなくていい。膨らみ続ける宇宙も一旦止めよう。はい！膨らみ止まりました。ここで宇宙がこれから正にそこに向けて膨らもうとしていた“ある種の空間のようなもの”とは、こはいかに」

私の貧弱な脳味噌は、こういったことを求めているのではないかと。

お勧め本は、さわりだけどこかで読んだ記憶があります。
人間臭いご苦労を諦めないホーキング博士の私生活を感動を持って尊敬しています。