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宇宙はどんな形なのか
ビッグバン宇宙論によると宇宙の半径は１３８億光年であると言う。 （ただし、半径450億光年との説もある） 宇宙は１３８億年前にある１点から始まり、それが膨張して現在に至っているからだという。 宇宙の半径が１３８億光年であるなら宇宙は有限な空間であることは間違いない。 宇宙が有限であるなら宇宙は一定の形を持つことになる。 また宇宙には中心は無いという。 宇宙は一様かつ等方であり、宇宙には特別な場所は存在しないからだという。 では１３８億光年の半径をもち、一様かつ等方であり中心のない宇宙はどんな形なのでしょう。 ビッグバン宇宙論における宇宙の形は決まったのでしょうか。
- utayomi_2011
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- 哲学・倫理・宗教学
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球面の中心を求めるのは簡単。 球面上の任意の二点から各々垂線を下ろし、 その交点が中心。 これでいいですか？ 小学生向けの答えでしかないけど、逆に何故 こんな当たり前の事を訊くのかの方が不思議。 ユークリッド幾何学とか、私の頭ではまだまだ 理解できないけれど、「球面の中心」という言葉の 定義自体が何か違うことをおっしゃってるのかな？ と首をひねっています。 それから、宇宙は無限だ、と考えるのは古来からの 普通の考え、と聴いて、正直 なーんだ。 という失望を禁じ得ません。 なーんにも、考えてないのね。 という感想です。 ご自分で深く考えていない難しそうな言葉を、そのまま 鵜呑みにしてるのか・・・ と思ってしまうのです。 多分、私だけではないと思う。 他の回答者さんの言葉を読んでみると、ね。 あなたの質問には、結局手繰るべきヒントは何も 見つからなかったけど、別な関心が湧きました。 いいですか？ 決してあなたを誹謗する目的で描くのではなくて、 正直、あなたにではなく、只読んでいるだけの 他の人に向かって書いているとも言えますが、 「自分で理解していない鵜呑みの知識の断片だけで 思考に似たものは構成できる」 のか、と不思議に思ったのです。 いわば、 「人形の思考」 です。 今、自分で描いていて、ゾクッ、としました。 ＡＩの中にある人工知能的な思考、ではなくて、 亡霊のように、思考の形を模倣するだけの、 人形の思考。 怖い。 相対性理論で言えば、ある特殊な人の特殊な人格の 中で構成されているそれは、更に拡張して考えれば、 まあ、特殊相対性理論 → 一般相対性理論、の ような感じですけれど、非常に多くの人々、勿論、私自身も 含めて、人格を構成する「思考」と、そのパッケージである 「記憶」、何をどう見、捉えたか、という思考要素群ですが、 人間である部分と、人形である部分が混在しているのでは ないだろうか、という着想を得たのです。 さっき、あなたから。 それこそ、宇宙の形、ではないけれど、人格の形・・・ その領域、端部のぼやけた境界、混じり合った自我と他我。 深いです。 しばらく、このテーマを、私の中で育ててみようと思います。 ちなみに、あなたはやはりもう一度、単純な言葉の概念から ご自分でじっくりと深く考えて「貴方と言う人間の思考」を 再構成してみることをお勧めします。 無限、という概念は、深く突き詰めれば人を発狂にさえ導く 恐ろしい闇でもあります。 あなたは無邪気にムゲン、と言葉を覚えて使ってるけれど、 その意味する、奈落に堕ちる恐怖心さえ、感じていらっしゃらない。 もっともっと、哲学は、科学は、魂を揺さぶる真理に満ちていますよ。 感動し、驚く感性を、あなたはお若いのだから忘れずにいて 下さいね。 人形から、人間へ。 ね？
無限の空間についての記述が 抜けているとあなたは仰った。 どうもおかしい設問だな、根本的な矛盾を 感じるのだけれど、と思ったのでもう一度 あなたに問うてみます。 どうも、「無限の空間」、という概念を あなた自身深く掘り下げ無いままに ただ「果てしない」という単純なコトバとして しか扱われていない気がします。 でも、もしかしたら、私に理解できるような 「無限」についての別解釈があるなら、と期待して 書いています。 無限である物に形があろうはずがない。 うん、そうでしょうね。 でも、形が無い、ということは、ガスのように 領域を持たない、或いは不定形、という意味では 無いはずです。 ご質問の文中にも「１３８億年の半径を持ち、 一様かつ等方であり」と書かれていますが、 これは完全に有限領域についての説明に他ならない。 更に、「中心の無い」と付け加えられていますが、 二次元図形であれ、三次元図形であれ、図心や 重心のように、図形には中心は必ず存在します。 私は数学は詳しくありませんが、閉じられていない 自由線分で囲われた「図形」の中心を出すことも 出来るそうですね。 そこを持ってくるくる回せばコマのように自在に 廻るポイントです。 現実には観測されている宇宙は等方ではありません。 ガスの密度も均一ではないし、だからこそ、星や銀河が 無数に存在する。 星の存在こそ、等方足りえない証左ですよ？ 何故って、その周辺の時空間さえ重力場で曲がって しまっています。 そこらじゅうで疎だったり密だったりするだけじゃなくて 空間も時間も歪んだり伸びたり縮んだり、しかもそれが 相対的に変化を続け、スタティックであることなど全く 無いのが宇宙ですよね。 そういう意味では、それらの変数を加味した重心、という ものが移ろいながらこの宇宙のどこかにはあるのでしょう。 台風に「目」があるように、ね。 つまり、あなたが書いていることは「無限の空間」ということを 有限な空間と同じ扱いでしか理解していないように見えるのです。 私が少しだけ興味を持ったのは、あなたの無限に対する考え方。 「へえ？じゃ、教えてみて？無限の空間って、そもそも存在できるの？ 出来るとしたらどこに、どうやって？」 についてのあなたなりの「解」です。 それは同時に、あなた自身が回答を求めた「宇宙の形」でも あると思います。
お礼
＞ご質問の文中にも「１３８億年の半径を持ち、 一様かつ等方であり」と書かれていますが、 これは完全に有限領域についての説明に他ならない。 「これはビッグバン宇宙論によると」と但し書きを付けたはずであるが。 ビッグバン宇宙論は有限宇宙論なのであるから、もちろん有限領域についての説明ですよ。 ＞図形には中心は必ず存在します。 では球面の中心はどこか考えてみてくれ。 球面に中心はあるの？ ＞私が少しだけ興味を持ったのは、あなたの無限に対する考え方。 実は紀元前のギリシャ文明では宇宙は無限であると考えられていました。 また20世紀の前半までは定常宇宙、つまり宇宙は無限であると考えられていました。 従って宇宙は無限であるとの認識は人間にとって最も理解しやすい素直な考えなのです。 あなただって素直に考えれば宇宙は無限であると思うはずです。 で、もし宇宙が有限なのであればそれはどんな形なのか分かったのですか？
- Mokuzo100nenn
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＞Mokuzo100nennさん、あんたは著名な研究者が言うことは何でもそのまま鵜呑みにする人のようであるが、自分でも考え理解して言ってるんかなもし。 自分の頭で考えてみれば、我々は4次元ミンコウスキー空間に生まれ、そこで育って、そこの言葉を学んだに過ぎないことに気づきますよ。 そして、4次元ミンコウスキー空間の知的生物が発明できるボキャブラリーは、4次元ミンコウスキー空間での形状記述にとどまることも理解できるでしょう。 4次元ミンコウスキー空間での形状（球とか、円柱とか、ドーナツ型などなど）しか理解できないのに、11次元宇宙の形状をどの言葉で記述せよっての？ 唯一の「言葉」が数学なんですよ。位相幾何学と写像。 他者に回答を懇願するだけじゃなくて、少しは自分の頭で考えてごらんなさいよ。
お礼
＞他者に回答を懇願するだけじゃなくて、少しは自分の頭で考えてごらんなさいよ。 もちろん自分なりに考えた答えは出ております。 それは質問文に埋め込んだ通りです。
- Mokuzo100nenn
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平面ガエルに立体空間の形を直感的・視的に理解することはできない。 そのことを理解しないで、平面ガエルにも直感的に理解できる回答があると期待するのはやめときなはれ。 一応、11次元の空間で、其のうちの複数の次元がコンパクト化されているという理解が最新とおもうが、平面ガエルには立体の形は想像もできなし、直感的な理解もできない。数学（位相幾何学と写像）を勉強するしかないんですよ。
お礼
＞一応、11次元の空間で、・・・・ で、宇宙の形は決まったのかい。 それはどんな形をしておるんかな。 宇宙の形を決めるのに、適当に次元を増やすことが出来るんなら、その発想から行けば宇宙は無限次元でなければならないのです。 宇宙は１３８億光年の半径をもち、一様かつ等方であり中心がないものと宣言していながら、その形は決定できないっていうのは論理的に考えて変ではないのかい。 形は分かるが大きさは分からないってのであれば理解できます。 しかし大きさは分かるが形は分からないってのは普通はあり得ないことである。 何故ならものの大きさとはその形がわかって初めて決まるものだからである。 Mokuzo100nennさん、あんたは著名な研究者が言うことは何でもそのまま鵜呑みにする人のようであるが、自分でも考え理解して言ってるんかなもし。 もしそうであれば、それはただのコピペ人間（＝ただのドシロウト）に過ぎないことになります。
モノをある場所に置こうとすると、そのモノより大きい場所が 定義されなければならない。 大きさのあるモノを、つまり有限のものを置く場所もまた、 有限の空間でしかありえない。 でも、マトリョーシカのように、 ～が入ってる箱、 ～が入ってる箱、 ～が入ってる箱、 ～が入ってる箱、 ～が入ってる箱・・・・ と続けていくと、一体どこまで続くのかしら？ と答えは遠く暗い闇の中に消えてしまう。 では、大きさが無限に大きいものを置く場所は？ そもそも限りなく大きい、とは矛盾したもの云いだ。 だって、限りなく大きなものを、置く場所がないから。 と、普通ならここら辺で思考を止めて現実世界に 戻る訳なんだけど、地上という二次元世界に引かれた 直線、というカタチが、衛星軌道上から見れば 球体に書かれた弧、であるように、形は、それが 描かれる背景となってる次元空間の形状に準拠して その姿を変えます。 我々がこの四次元空間で時間の推移とともに拡張 していく球体の宇宙を眺めていたとしても、その時間 一つとっても、上位の次元から見れば均一に流れて いるとは限らない。 だから、どんな形をしているのか、はその背景となる 次元による、とも言える。 さて、冒頭の疑問について、なのですが、この世界には モノだけが存在している訳ではありません。 実際に場所を占有しないのに、明らかに存在する「力」や 「場」というものがあります。 例えば電界や磁界、重力場、など。 ある力が圧縮され (圧縮、というのも空間的表現ですが) ある領域から中には入れない程の力の密度に達した、と します。 傍から見ると、これはモノに見える。 触れることが出来ない、モノですが。 近づけば近づくほど跳ね返そうとする斥力は強くなり、 これ以上はムリ！というエリアまで、弾力のある、 それでいて触れない奇妙な手触りは、磁石の同極同士を 近づけてみれば体験することが出来ます。 表現は稚拙ですが、極限まで押し縮められた力場、 それが素粒子という形を取り、互いに影響を及ぼし合いながら 世界を形成している。 この素粒子の、圧縮された戒めを、もし、解き放つことが 出来たなら。 それが、核反応によって放出される莫大なエネルギーの 正体です。 もし、完全に質量の全てをエネルギーに変換できるなら、 角砂糖サイズの鉄が、東京を砂漠に変えてしまうでしょう。 それ程の高密度の圧縮・・・空間、先ほど述べた「置き場所」 ですが、モノと我々が知覚的に絶対的な「存在」と考えている モノが、実はエネルギーの圧縮された塊であったなら、もはや モノの絶対的な実在を疑わざるにはいられません。 、ということは、モノが実は力の集まりでしかないのなら、 それを置いている「空間」もまた、モノとは違う形で力が 集まってモノに対峙する働きをするようになった、とも 考えられます。 実はモノが実在する訳では無かった、というなら、 空間もまた、実在している訳では無い、ということになる。 様々なエネルギー、電磁力だったり弱い核力だったり、 重力だったり、時間だってある種の粒子の振舞による 力同士の関わり合いのパターン模様なのかも知れません。 有限・無限というものが、モノの実在を絶対視していることで 生み出されている「思考の枷」なのだとしたら、有限・無限と いう、考え方自体が実は絶対的なものではない、という ことにもなるはずです。 人が認識するから世界が存在する、などとは思わないけれど、 二人の別人の夢の中に出てくる、同時間の同場所に置かれた 二つの椅子は、夫々の夢の主人公を座らせることが出来る。 夢だから？ 現実を夢、と同一視する程、ポエムを言うつもりはありませんが、 同じモノとして、我々もモノと関わり合い、互いに実在している ことを疑いもしないからこそ、宇宙はどこまで広がっていて、 どんな形をしているのかが判らなくなってくる。 最初から、揺るぎなく存在している「絶対的な実在」などは 何一つないのだ、という立脚点で考えれば、原発のエナジーが どこから来るのか、星の光は何故太陽で曲げられてしまうのか、 いろんなことが腑に落ちる気がします。 球の中心は一点だけど、洗濯機の渦の中心は常に移ろい、 ある「ゾーン」として、点ではなく領域として捉えなければ どうにもなりません。 宇宙が球体をしているとは私は思いません。 人の心が丸くないように、その形は宇宙を置いてある 「場」の影響を受け、恐らくそれは淀んだり途切れたり、 或いは曲がったり渦を巻いたりと、定型的な形は成して いないでしょうから。 フラクタル構造のように、我々が観測できる小さな 現象の中にも、宇宙の形成過程やその形を類推できる 同じ構造が見られます。 泡であれ、渦であれ。 ビッグバン宇宙論から、現在は膜宇宙理論という 面白い考え方が脚光を浴びて何年かになりますね。 非常に興味深いです。 ひも理論というのもありました。 案外、ビッグバン以前、ビッグクランチ(があるなら)以降まで 超巨視的に観測した生成・消滅を繰り返す大宇宙の連続構造は 二重螺旋をしているかも知れません。 なんてね。 楽しいお話でした。どうもありがとう。
お礼
＞大きさのあるモノを、つまり有限のものを置く場所もまた、 有限の空間でしかありえない。 無限の空間ってものが抜けてます。 なぜ無限空間であってはならないのか、理由が述べていない。 ＞そもそも限りなく大きい、とは矛盾したもの云いだ。 何がどう矛盾しているのかさっぱり説明されていいない。 悪いけどその後の文面はお伽話の世界になるので、真面目には読めません。
- a_hona
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宇宙はあぶく、泡のような構造をしていて、その境界面に、銀河が群れているとTVで聴いたことがあります。それを銀河団と言うのだとか。
お礼
宇宙の形は球体、球面、円盤、あぶくのようなもの、・・・・と色々出てくるけどどれは決定的なものは無くそれぞれ矛盾を抱えています。 それもそのはずであり、無限なる宇宙を有限な宇宙とみなすから様々な矛盾が出てくるのである。 だから有限宇宙の形をどのように決めようと必ず矛盾が生じるのです。 何故なら宇宙は無限であって、そもそも無限宇宙に形など存在しないからです。
- 雪中庵（@psytex）
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宇宙の膨張は、物体の収縮と等価です。 宇宙膨張＝空間の拡大は、光速cの減少として、プランク 定数hの確率的広がりの収束としての物体収縮と等価に なるのです。 ただしその等価性の延長たる起源において、「宇宙膨張」 は先入的なエネルギーの塊からのビッグバンになるのに 対し、「物体収縮」は無限不確定性からの確率的広がり の収束になります。 それは量子論的世界像において、有限的な存在性（=宇宙） は認識される事によって派生している＝現在（感受表面= 量子相互作用=光速）から過去（記憶=時間的流れ=超光速） と未来（予測=空間的広がり=光速下）が対発生している 事に由来しています。 全ての存在は量子的な不確定性に基づいており、無限に 詰め込むと存在確率の山が平らになり、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（認識可能性）の運動を想定すれば、 相対的に無の風は光になり、認識体はその光（量子相互 作用パターン）の向うに、自己の補完としての（不確定性 原理の相補的不確定性を伴う）宇宙を認識するのです。 そうした階層現象的表面的な定性化（いい加減に捉える事） による仮象的非光速性に由来する時空認識は、その「階層 現象性」の射影＝進化プロセス（物質進化～化学進化～生 物進化）の138億年としての空間的広がりを見せると共に、 その時空軸の相補分化の対消滅としての138億光年彼方 に宇宙の果てを生じるのです。 そうしたダイナミックな時空構造を、日常的なスケールの 平坦な三次元基底をベースにした日常的な形に射影すると、 よけい分かりにくくなりがちです。 下図の理解において； １．相対性理論では、超光速領域は虚数エネルギーになり、 相互作用時の自乗において時間軸逆行＝現在からの未来と 過去への正粒子と反粒子の対発生が、過去から粒子が来て 未来へ向かう慣性的な等価性が成立する。 ２．四次元ミンコフスキー空間において、時間軸は虚数関係 にあり、空間軸との等距離点に０の面（界面原点）を生じる。 不完全な認識において派生する不確定性原理に基づく時空 に対する無の射影（「本当は無いんだけどね」ていう）。 ３．ブラックホールのシュバルツシルト境界の内外で時空軸 が入れ替わる。＋シュバルツシルト境界において正粒子と 負粒子が対発生するというホーキング理論。 ４．全ての粒子は本質的に超弦＝量子重力（負エネルギー） によるブラックホール周辺に相補分化する量子定常波（正エネ ルギー）に還元され、それのみに基づく階層現象化（超弦＞ クォーク＞素粒子＞原子＞分子＞細胞＞個体（認識可能性）） である事において、「感受表面は希薄なブラックホールである」 と言える。 といった時空に関わる見識を、思考の中で自由に扱えるほど 習熟していれば、以下のような認識が可能になるのです。 Ａ．図中の円（平面ではなく輪＝一次元）は、四次元時空に おける三次元空間である。 Ｂ．外側の円は、ブラックホール周縁のシュバルツシルト境界 であり、内に向かって密度を増す同心円は、ブラックホールに 向かって落ちて行く慣性系である。 Ｃ．観察者から内側に向かって45度で広がる線は、それぞれ の慣性系の中での光量子の拡散の軌跡をつないだ、いわゆる ライトコーンである。 Ｄ．Ｃのハート型の軌跡の外側は、超光速の領域である、等価 的に過去となる。外側の円は、速度無限大の軌跡であり、即ち 一瞬で到達できる「点」である。 Ｆ．逆に中心点は、その周りに限りなく慣性系を圧縮して行く＆ 外側の円＝観察者からの全ての方向の光速以下の相互作用を 収束させるもの、つまり360度に広がる宇宙の果てである。 といった理解ができれば、これが現在観察される宇宙の時空 構造を二次元に射影した模式図に見えるのです。
- nacci2014
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一応、円盤ですよ。 そこがビッグバン宇宙論の未解決分野なんですよね。地平線問題と平坦性問題と言って 光速より早いものは観測できないとこから説明に限界が生じる。 ビッグバン宇宙論が傾斜角２度以内に収められた平坦な円盤であるとするなら、解釈も可能ですが様々な矛盾をはらむ。
お礼
＞そこがビッグバン宇宙論の未解決分野なんですよね。 そんな根本的なことが説明できなくてなんで宇宙は有限であるなどと明言できるのか、そこのところがどうしても私には理解できない。 科学であればそれを説明できて初めて宇宙について何らかのことが語れるのではないか。 そのように思っておりおます。
補足
＞一応、円盤ですよ。 それは初耳だけど、円盤ならその直径と厚みはどれほどですか。 円盤の中心は何処ですか。 我々の地球は円盤のどの辺りに位置しているのですか。
お礼
＞ユークリッド幾何学とか、私の頭ではまだまだ 理解できないけれど、「球面の中心」という言葉の 定義自体が何か違うことをおっしゃってるのかな？ と首をひねっています。 宇宙を球面と考えたとき、そのようにして求めた中心は宇宙の中にあるの、外にあるの。 宇宙を球体ではなく、球面とみなす考え方はよくあります。 これは何故かと言うと宇宙に中心があっては困るからです。 宇宙は一様かつ等方であり、宇宙には特別な場所（例えば中心点など）は存在しないからだという。 有限宇宙の中でこの条件を満たすもので簡単に思いつくものといえばやはり球面以外ないんです。 こんなのは少し考えれば分かるはずであるが。
補足