＜膨張し続ける宇宙＞の意味 教えて下さい

質問

鉢のなかで金魚が大きくなるのはイメージできます。
部屋のなかで風船が膨らむのもイメージできます。
小屋の中で子牛が成長して親牛になるのも理解できます。

しかし、＜宇宙＞が膨張し続けているという説が理解できません。
イメージできません。どなたかヒント、解説をいただけませんか。

回答No.1

noname#212313 · ベストアンサー

まず宇宙の構造を先に考えることにします。いろんなモデルがあるんですが、考えにくいようで膨張宇宙が考えやすいかもしれないのは、閉じた宇宙というものです。ずっと真っ直ぐ行くと、元の場所に帰ってきます。

　それはなんだかヘンテコなんですけれども、3次元空間だからなんです。1次元で考えるならリングです。輪ゴムですね。円に沿って進むと、ぐるっと回って元の場所に帰ってきます。我々は3次元の存在なので、この3次元の宇宙がそういうのと同じような構造だとしても、具体的にイメージはできません。4次元の人でないと直接は見えないのです。ですので、1次元で続けてみます。輪ゴムです。

　輪ゴムに1ミリごとに目盛を刻んでおくとします。そうしておいて、輪ゴムをぐぐーっと引き伸ばしてみます（どんなに伸ばしても切れないとしておきます）。目盛の間隔はだんだん広がって行きます。だけれども、例えばある目盛の上にアリAがいるとして、アリAとしては同じ目盛上にずっといることは間違いありません。隣の目盛が勝手に遠ざかって行くという状態です。隣の目盛の上にも別のアリBがいるとすると、自分は動いていないけれど、アリAが遠ざかって行きます。

　どの目盛の上にいても、同じことになります。自分は動いていないけれど、隣の目盛は勝手に離れて行く。さらにその隣の目盛はもっと速く離れて行く。離れて行く速さは遠い目盛であるほど速い。例えば、1秒ごとに2倍になるとすると、隣の目盛は最初は1ミリ離れていて、その隣は2ミリだけれど、1秒後にはそれぞれ2ミリ、4ミリになります。

　1次元で考えるとそうなります。2次元にしてみると球面です。よく宇宙が膨らんで行く風船に喩えられるんですが、風船の中の空気が宇宙に相当するのではないです。風船の表面です。風船に等間隔にたくさん点を打っておいて、風船を膨らませると、たくさんの点は互いに離れて行きます。

　それを3次元にしたのが、この宇宙です。上記の1次元や2次元のモデルは我々が3次元の存在なので、3次元より低い次元なら具体的に分かりますし、模型も作れます。でも3次元内にいる3次元の存在としては、その3次元空間どんな形か具体的に描いたり、模型を作ることはできません（※数式で表すことはできる）。残念なことですが、似たようなもの、で納得しておくしかありません。

P.S.

　実際の宇宙は閉じたものではなく、開いたものだとされています。輪ゴム（1次元）に対応させると、真っ直ぐで無限の長さのゴムひもです。風船（2次元）に対応させるなら、無限に広い平面です。

お礼

さっそくのご回答ありがとうございます。ご説明は明晰で一点の曖昧さもありません。ただ私にとって初めてお聞きするモデルなので、悔しいことに、すっと頭の中に入ってきません。時間をかけて考えさせていただきます。有難うございました。感謝申し上げます。・・・・必ず、繰り返し読ませていただきます。