光速を超える宇宙の膨張

質問

相対性理論では光速より速く移動することはできないとされています。しかし、膨張する宇宙においては、銀河等が光速を超えて遠ざかることは可能で、また現実に起きていている（た）と考えられているが、この事実は相対性理論とは矛盾しないとのことです。初心者向けの科学誌等には、この理由が簡略に説明してありますが、馬鹿な私には今一つ理解できません。初心者にも理解できるように、説明願います。

回答No.8

noname#195146 · ベストアンサー

3次元空間ではイメージしにくいので、1次元にしてみましょう。紐ですね。

　ゴム紐があるとします。1センチ間隔で目盛をふっておきます。で、ゴム紐をぐぐーっと引き伸ばします。1センチ間隔だった目盛は、2センチ、3センチとなっていきます。ある目盛からすると、遠い目盛ほど速く遠ざかって行きます。

　どの目盛も、当然ですがゴム紐に対して動いたわけではありません。それがこの宇宙で起こっている膨張なんですね。

　相対論が言っているのは、空間が膨張しないときの速度なんです。ゴム紐なら引き伸ばさないときです。どう動いても光速度以下です（ゴム紐の目盛に対して、と考えても可）。それについて、空間の膨張する（ゴム紐の伸びる）速さを足して、光速度より速くなってもいいんですね。

回答No.7

boson

宇宙原理
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%87%E5%AE%99%E5%8E%9F%E7%90%86
によって、地球は宇宙の中心にいるように観測される。
（もちちろん、地球から見て宇宙の果てにある天体で観測すれば、やはりその天体が宇宙の中心にいるように観測される。）

宇宙の中心にいるおかげで、地球は宇宙を構成する全天体で作られる重力ポテンシャルの井戸の底に存在している。

一般相対性理論によれば、重力ポテンシャルの井戸の底（地球）では、重力ポテンシャルの井戸の上方（地球から見て宇宙の果てにある天体）に比べると、時間もゆっくり流れるし、光もゆっくり進む。
なので、地球で計測される光速を基準にすれば、地球から見て宇宙の果てにある天体での光速は（地球で計測される）光速を超えている。

…ということなのだと思いますが、「初心者向けの科学誌等」にはそう書いてありませんでしたでしょうか？

私が目にした「初心者向けの科学誌等」では、No.2みたいな説明があったように記憶しています。No.2の説明と私がした前述の説明が等価なのか？それとも非等価で私の説明の方が間違っているのか？については私にはわかりません。専門家の回答を待ちたいと思います。

回答No.6

foomufoomu

＞相対性理論では光速より速く移動することはできないとされています。
相対論の超基本を説明します。よ～く聞いてください。

相対論は、その名の通り相対的な運動について説明しています。
観測者と被観測者がいて、「観測者から見ると被観測者の運動はどのように見えるか」を説明する理論なのです。

光より速く移動できないのは、あくまであなた（観測者）から見ての話で、あなたに対して光速(より少し小さい)で動いている観測者からは、その観測者に対して光速弱で運動できるので、実際はあなたに対して光速の2倍弱で運動していることになります（しかし、あなたには光速弱にしか見えません。）

こういう不思議なことは、いろいろな方法で光の速度を観測すると、「ばらばらの速度で移動している複数の観測者が同時におなじ光を測定しても、それぞれの観測結果が同じ光速度になってしまう」という現象を説明するため、アインシュタインがつじつまの合う理屈を考えたためです。

回答No.5

tetsumyi

私も光速を超える宇宙の膨張はおかしいと思っています。
空間の膨張であったとしても、過去に一点から始まった宇宙の物体が相対的とは言え、光速度を超える膨張になるには無限大のエネルギーが必要です。
そんなことはあり得ないはずです。

現在の宇宙論には多くの矛盾があります。
たとえば宇宙には限界があるのに、４次元的に宇宙を周回して来た光を見ているだけであったり、宇宙定数が変化していてそのことを知る手段がないとか？

回答No.4

satoumasaru

おはようございます。

そうですよね、質量がある物質は光速度以上になれないというのが特殊相対論から得られる
結論ですものね。これは私も不思議に思っていました。

ところが、速度は空間が固定されている中でお互いの距離が時間とともにかわるという現象
ですよね。ところが宇宙膨張というのは、空間が膨張しているというものです。ですから
なにも空間の一定の位置を示しているのだけれど、その空間が膨張するために結果的には
速度をもって移動しているように観測される、というものです。

空間の膨張については、別に質量等があるわけではありませんので、相対論で禁止される
ものではありません。なんか誤魔化されているような気がしますが、現在の所、そう解釈
されているそうです。

ですからブラックホールの中では空間が落下しているとも考えられています。空間が超光
速で落下しているから、光は脱出できない、ということなんですね。

あと、インフレーション宇宙ですが、現在の天文学では標準的な理論となっています。
宇宙がビッグバンによってつくられたという理論からいえば、平坦性問題、地平線問題
等の問題が生じるのですが、宇宙誕生直後にインフレーションがおきたということを仮定
すればこれらの問題が一挙に解決できるのです。またＷＭＡＰ衛星が観測した宇宙背景
輻射のデータとよく一致しています。ビッグバン宇宙論を支持する人はほとんど、イン
フレーション宇宙論を支持しています。

もっともいまでも定常宇宙論を支持し、インフレーション宇宙を否定する人もいますが、
ごく小数ですね。

なお、Ｍ理論のように全くちがう視点から宇宙の膨張をとらえなおそうという研究も
ありますが、まだまだ理論的に完成されていません。

回答No.3

雪中庵（@psytex）

インフレーション宇宙は、まだ仮説に過ぎません。
量子論的にいえば、存在的有限性は、認識される事によって
可能になる以上、「観測できないけれど光速以上で膨張した」
というのは意味のない言明です。
専門バカの多い学者の、宇宙論学者の勇み足に過ぎません。

回答No.2

Tacosan

膨張宇宙では空間そのものが動きます. つまり, 動く歩道に乗っているようなもの.

で, 「周囲の空間に対して」光速より速く移動することはできない, ってだけで, 空間そのものが超光速で動くならその動きにのることで「光速を超えて遠ざかる」ことができる.

回答No.1

atcoffee

理論上はハップル距離を越えた星はお互いが光速を超えて遠ざかってるって事

”お互いが”

各々が光速で動いているのではありません

ただハップル距離より遠い星が確認されてるらしいから実際の所は解りません。