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宇宙の膨張とは？その根拠とは何か？
- 宇宙の膨張について、学者たちは一致している。
- しかし、宇宙が膨張している根拠は何か？
- 義務教育レベルの説明で宇宙の膨張について理解しよう。
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回答No.9です。 ご質問の主旨が > 宇宙の可能性は無限なのにどうして１つの話に収束しているんだ？ > 私の収縮説の話は、便宜的に１つのたとえ話をしているにすぎません。 とのことなので、やっと話が見えてきました。 それでしたら答えは簡単です。 宇宙がどのような仕組みで出来上がっているかについて空想を広げるだけならば、確かにイマジネーション次第で無限のバリエーションを考え出すことはできるでしょう。 それらは各国各民族の神話や様々なＳＦの中に見いだすことができるし、良くできたものは我々を楽しませてくれますし、自分で考えていくのも楽しいことです。 しかし質問者さんが問題に取り上げている「天文学」の業界ではそれでは通用しません。 なぜならば天文学は「宇宙の真実の姿」を厳しく追及する専門の場だからです（他の科学分野でも同様ですが）。 天文学の研究者達が真実を追求する厳密さ・厳格さは、あなたや私の想像以上のものがあると思いますよ。 そこが、あなたや私など気楽な空想愛好家とプロの学者との大きな違いでしょう。 「無限の可能性」のある考えの中から、先の回答文中に挙げた１）～３）の厳しい検証をパスして、「最も真実に近い考え方」として残ってきたからこそ、「一つの話に収束」しているのは当然です。 専門家でさえ今さら疑問をはさむ余地がないから「宇宙膨張説」が定説として広く認められてきたわけです。 「権威に従って右に倣え」する場面が学者の世界にも政治的には何かしらあるかもしれませんが、少なくともこういった定説の解釈については、それはあり得ません。 > みなさんは私への説明として「赤方偏移」とおっしゃいますが、 > それも実際は仮説なのではないでしょうか？ 質問者さんは「アイディア（空想）」と「仮説」と「定説」を混同しておられるようです。 学問の世界では、先に上げた検証条件の少なくとも１）２）をクリアして初めて「仮説」と呼ばれます。 「宇宙膨張説」は３）も含めた厳しい試練に耐えてきた「定説」で、現代天文学の土台です。 「アイディア」一本で突き崩せるほどヤワな土台とは思えませんが、挑戦することを止めはいたしません。 ただ、私としては、回答No.9の繰り返しになりますが、そのアイディアをＳＦの舞台設定の形で広げた方が面白かろうと思う次第です。 とはいえ、天文学が強固な土台の上にあぐらをかいた学問かと言ったら専門家に怒られることでしょう。 天文学の高度な最先端の分野では、今日もそれぞれの研究者が個人や派閥のプライドをかけて地道な観測や深い思索を重ね、学会の場では仮説を掲げ合って丁々発止と論戦していることでしょう。 ただ、残念ながら、どんな議論がおきているのかすら素人の私には理解できていませんが……。
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- kagakusuki
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回答No.7です。 >ナンバー１さんの回答欄にも書きましたが というのは >例えば、我々の見えている宇宙は、実は超巨大なブラックホールの中で渦を巻きながら、想像のつかない様な巨大な空間と時間をかけて少しづつ一点になろうとしていると仮定は出来ないでしょうか？ という質問者様の仮説の事でしょうか？ それなら、ブラックホールの中心がある方向と、その逆の方向では波長の変化が逆になりますから、実際の宇宙ではどちらを向いても遠距離の銀河からやって来る光が赤方偏移を起こしている事の説明が付きませんので、その様な仮説は成り立ちません。 > 光の波長なども同じ様に規模が変化しますので、 人の目にその変化は感じ取れないはずだという事です。 その事は回答No.7で既に述べております。 もし光の波長も、物体のサイズと同規模で変化するのであれば、宇宙空間を光が移動し続けている間に、光の波長も小さくなる事になりますから、静止した宇宙では地球から見た際に赤方偏移が起きている様には見えません。 遠方の銀河と地球との距離が変わらないという事は、ドップラー効果による影響も無ければ、相対論による時間の遅れも無いという事なのですから、光の周波数も変化しないという事です。 そして、少なくとも地球の近傍では、遠方からやって来た光も、地球上で発せられた光も同じ速度で伝播するのですから、周波数が変化しない以上、遠方からやって来た光も、地球上で発せられた光も同じ波長という事になりますから赤方偏移は起こりません。 従って、質問者様の仮説では実際に赤方偏移が観測されている事の説明が付きません。
お礼
ありがとうございます。 ＞実際の宇宙ではどちらを向いても遠距離の銀河からやって来る光が赤方偏移を起こしている事の説明が付きませんので 誤解されている様ですが、私の仮説には静止した宇宙などないのです。 私の仮説のイメージは、人が観測出来ている星の全てが１つの銀河の様なもので、 それが超巨大ブラックホールにのみこまれているだけかもしれないぞという事です。 イメージ出来るでしょうか？ 例えば、私の説に赤方偏移の説明をつけるとすれば、 巨大ブラックホールの渦の中にいる銀河群は、 渦の中での移動速度は、物理的に等速度は殆どありえないと考えられます。 それぞれ渦の中で固有の速度をもっている群れが、 同じ方向に向かえば、それぞれは必ず遠ざかっていきますよね。 Ｆ１レースのイメージをすればわかりやすいです。 最初は各車団子状態ですが、だんだんと差が開いて、 最終的には点々としている様子が典型的ですよね。 それで速度差の大きい遠距離の車(銀河)は赤方偏移が起きている。 もちろん、近づいてくる銀河もある可能性はあるでしょう。 しかしそれは、あまりにも数が少ない現象なのか、 あまりにも遠くらやってきているので人には観測できていない。 いかがですか？ No.８さんの回答の中にも書きましたが、赤方偏移が何か？という事の説明自体は仮説ですよね。 そこを掘り下げても水掛け論になるだけだと思います。 ビッグバン理論を受け入れてそれを前提にものを考えている回答者様と、 宇宙の可能性は無限という私とでの、考えの違いにすぎないと思います。 私は遠い宇宙ほど、地球上の物差し（光の速さ、重力とか質量の考え方)は 役に立たない未知の世界になっているのではないかと思いますね。 つまり、近い宇宙(例えば銀河系の中)については正しいとしても、 銀河系の外については、全ての理論があっさり崩れる可能性も 全然ありうるというのが天文学だと思います。
- phobos
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懇切丁寧な回答が既に充分出揃っていますが、質問者さんはまだ納得されていないようですね。 ことは「科学的な考え方」というものに関わる問題に思えますので、門外漢ながら私も一言回答を試みます。 > なぜ、学者さん達は口を揃えて「宇宙は膨張している」と説明するのでしょうか？ それは、そう考えなければ説明の付かない観測事実「赤方偏移」が発見されたからです。そしてその後の様々な観測事実のすべてが、その考えを裏付けこそすれ、間違っているという証拠にはならなかったからです。 決して > 裏付けのないまま一律的な考えになっているだけ ではありません。そこは宗教との大きな違いなので、まずご理解下さい。 その上で > 宇宙の考え方に誤りがある可能性はないのか？ と問われれば、一流の学者----知識を教えるだけの商売でなく、新しい発見や理論構築を自分の手で成し遂げたい意欲に満ちた人----ならば、「その可能性は常にある」と答えることでしょう。 ただし、ですが、宇宙についての新説として質問者さんの仮説（というより現段階では『漠然と思っている』だけなので、むしろ「空想」ですね）である【実は宇宙は収縮している】＝「宇宙収縮新説」が採用されるかどうかは、次の条件を満たすかどうかにかかってきます。 １）これまでの宇宙膨張説では説明の付かない新たな観測事実が判明すること ２）その事実を説明するのに「宇宙収縮新説」が最も適していること ３）その宇宙収縮新説は、これまで発見・観測されたすべての現象（宇宙の創成から素粒子のふるまいに至るまで）を矛盾なく説明できること いかがでしょうか。 実のところ、天動説に代わって地動説が正しいと認められてきた過程でも、定常のはずと思われていた宇宙が実は膨張していたと言う説が広く認められるようになる過程でも、そのほか全ての科学理論でも、上にあげた１）～３）の条件をパスしてきたからこそ、現代の「学者さん達は口を揃えて」正しいとしているのです。 以上についてもぜひご理解ください。 ところで私は１人のＳＦファンとしては「宇宙収縮新説」は面白いと思いますよ。 その着想をもっと広げて深めて、疑似科学でそれらしく飾り付ければ、面白いＳＦの舞台設定になるかも知れませんね。期待します。
お礼
ありがとうございます。 ＞質問者さんはまだ納得されていない そうですね。 本音を言えば、質問の説明が不足しているのか、 仮説なんて書いてしまったせいで混乱を招いているのか、 私が本来求めている回答とはちょっと違う感じなんですね。 うまく言えないのですが、この質問の主旨としては、 宇宙の可能性は無限なのにどうして１つの話に収束しているんだ？ みたいなニュアンスのつもりだったのですが・・。 素粒子がどうこうとか言われても私には全然理解できませんが、 ビッグバン理論で矛盾がないというのではなくて、 ビッグバン理論ありきで組み立てられたお話しの様な 気がしてきます。 例えばどこかの国の最高権威の学者様が、 「この理論が最高で、これ以外はない。」 みたいな事を提唱しているだとか・・。 白い巨塔じゃないですが、お偉い方の世界では、派閥的というか、 ものの考え方を権威に従って右に倣えする事がよくありますよね。 逆らうともう生きていけないみたいな・・ 私の収縮説の話は、便宜的に１つのたとえ話をしているにすぎません。 しかし、なんだか言葉遊びみたいに感じるのはブラックホール理論も 同じ様な気がするんですよね。 みなさんは私への説明として「赤方偏移」とおっしゃいますが、 それも実際は仮説なのではないでしょうか？ どこかの我々の見えていない巨大な銀河や巨大ブラックホールの 成長などが影響し、その重力場がある天体の見え方に影響し、 「赤方偏移」が起こっているだけで、必ずしもドップラー効果とは断定できないのではないですか？ 赤方偏移していても、実は距離は変化しいてない可能性もあるのではないかという事です。
- kagakusuki
- ベストアンサー率51% (2610/5101)
遠距離の銀河は、地球からの距離が遠いものほど、そこから発せられた光の波長が長波長側にずれる赤方偏移という現象が起きている事が観測データから判っており、これをハッブルの法則と言います。 >我々が認識できる物質が宇宙の中で圧縮される様にどんどん小さくなっている という事は、物体間の距離が(収縮前の物差しで測って)短くなっているという事でもあるので、銀河間の距離も時間とともに短くなって行く訳ですから、光のドップラー効果によって赤方偏移とは逆に光の波長が短くなる青方偏移が起きる筈ですが、その様な現象は観測事実に反しています。 又、もしも、銀河間の距離だけは変わらないまま、その他の"全てのもの"が縮み続けているのだとしますと、何億年も掛けて宇宙空間を飛んで来た光の波長も縮んでしまい、やはり青方偏移が起きるという観測事実に反する事が起きる事になりはしないでしょうか？ もし、「光の波長は光が発せられた時の周波数に依存するので縮まない」とした場合には、そもそも物質が縮み続けたとしても赤方偏移は観測されませんから、 >私は宇宙の大きさは一定で、我々が認識できる物質が宇宙の中で圧縮される様にどんどん小さくなっている という考え方では、実際に遠距離の銀河が発した光が赤方偏移を起こしている事の説明が付きませんので、「宇宙の膨張は見かけだけであり、本当は物質が小さくなっているのでその様に見えるだけだ」と言う考えが間違っているという事になります。 【参考URL】 ハッブルの法則 - Wikipedia https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8F%E3%83%83%E3%83%96%E3%83%AB%E3%81%AE%E6%B3%95%E5%89%87 赤方偏移 - Wikipedia https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B5%A4%E6%96%B9%E5%81%8F%E7%A7%BB ドップラー効果 - Wikipedia https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%89%E3%83%83%E3%83%97%E3%83%A9%E3%83%BC%E5%8A%B9%E6%9E%9C
お礼
ありがとうございます。 ナンバー１さんの回答欄にも書きましたが、 つまりは、「我々にはそう見えているから」という事で 膨張説が通っているという事ですよね。 ＞その様な現象は観測事実に反しています。 私の言った意味の、どんどん小さくなる世界では、 おっしゃる様なことがあれば逆に矛盾になってしまいますね。 モノサシで１センチがいつまでも１センチに見える様に、 光の波長なども同じ様に規模が変化しますので、 人の目にその変化は感じ取れないはずだという事です。
- bullbear36
- ベストアンサー率18% (195/1070)
＃１です。 ある本の１ページにこんな事が書かれてました。 膨張の後、質問者さんが仰る様に宇宙は収縮に向かうのかも知れません。
お礼
ありがとうございます。 興味ありますが、よく見えません＞＜ 宇宙は膨張しきると縮みはじめるんだという説はよく聞きますね。 ビッグクランチとかなんとか言った様な・・。 今がその状態ではないという根拠は、遠くの星が離れていくからだと すれば、なんか私には腑に落ちない気がどうもします。
- 雪中庵（@psytex）
- ベストアンサー率21% (1064/5003)
空間の膨張と物質の収縮は、前者がｃ（光速）の低下、 後者がｈ（プランク定数）の収束として、物理法則の 根源（E=hc/λ）に遡って等価性が確保されている。 ただ、物理学は根拠なく定数を「定」でなくする事を 嫌うので、空間の方を拡大させているだけだ。 空間の拡大＝ビッグバンならば、宇宙の始まりはエネ ルギーの塊りだが、物体の収縮＝プランク定数の収束 ならば、無限不確定性からの収束になる。 ただし、そう考える必要があるという説があってこその 等価的解釈であり、意味もなく「そう考えられる」と 言っても、説として成立しない。 たとえば下記のような説における必要として； 相対性理論にしても、量子論にしても、認識体との 相対によってしか存在は無い、という帰結を潜在的に 持っている。 客観的時空や絶対的存在というのはない、というもの。 認識性を除外した存在は、無＝無限不確定性になる。 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＝物体収縮＝宇宙膨張）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 するという訳だ。 相対性理論の４次元ミンコフスキー空間において、時・ 空軸は虚数関係にあり、空間軸と時間軸の等距離点で 相殺され、“ゼロの面”が生じている。 それが「ライトコーン」、即ち光量子の形成する面であ り、光速以下の領域（未来）と超光速の領域（過去）を 分ける界面原点なのだ。 つまり、超弦（量子定常波）＝光速に還元される本質を 階層現象を表面的（いい加減）に捉える事で派生する非 光速性に基づく時空において、「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、 量子＝存在は生じていると言えるのだ。 無いとは分からない事が有であって。
お礼
ありがとうございます。
- tetsumyi
- ベストアンサー率25% (1946/7535)
宇宙の考え方に誤りがある可能性はないのか？ その通りだと思います。 宇宙の中で、特定の物理定数は変化しないという前提で学者たちは計算していますが、何十億年も前の宇宙空間つまり遠くに見える光が現在と同じ状態で存在したと考えることが間違っているのであれば宇宙は膨張しているのではないかもしれません。 物理学には限界があり、別の理論が認められれば間違いは正されることになりますし現在の多くの疑問が一気に解決できる可能性があります。 物理学は完全な物ではないのでそんなのもです。
お礼
ありがとうございます。 例えば、万有引力とか磁力なんてものは、まだその力の実態が 物理で解明されていないらしいですよね。 ただそこに「力が働いている」という事だけしかわかっていない とかなんとか・・・ わからないという事は、その力が宇宙全体で均等かどうかも 当然わからないですし、それ以外の謎の力も存在する可能性が あるという事も否定できないですよね。 それを地球の常識の物差しで、遠い宇宙を観測しているというのは どこかに間違いがあっても全然おかしくない話ですよね。 それを世間ではたった１つの仮説で固められていて ちょっと宗教じみているのではないかと不思議です。
- SPROCKETER
- ベストアンサー率26% (2125/7982)
大昔に実証されてしまった話ですが、銀河系には変光星がたくさんありますよね。変光星には質量に応じて変光周期が決まっている恒星があって、どの銀河にも同じ変光周期の恒星があるのがわかっています。 そこで、他の銀河の変光星を調べてみると、近くの銀河の変光星と遠くの銀河の変光星を比べると、遠くの銀河ほど恒星の光のスペクトル帯域が赤色にずれていて、これを赤方偏移と呼びます。特定の色が赤色になるのではなく、スペクトル帯域全てが赤色にずれているのです。 これを発見したハップルという天文学者が、遠くの銀河ほど赤方偏移の量が大きいのであれば、アインシュタインの特殊相対性理論で指摘されているように、銀河が光速度に近い速度で遠ざかっているのが原因だと考えて、宇宙全体が膨張を続けており、非常に遠くの銀河では光速度を超えてしまって、肉眼では見えなくなっているに違いないと考えました。 同時にわかったのは、宇宙が膨張しているのであれば、宇宙は有限であり、大きさがあって、宇宙に含まれている星の数も有限で、宇宙が真っ暗である事実から考えて、その数は宇宙の大きさから比べると少ないと思われました。 そこで時間を逆向きにして考えると、宇宙は大きさが膨張を続けていて、大昔の宇宙は無限に小さかったはずで、灼熱の光の塊だったと考えられ、ビッグバン理論に繋がったわけです。 ビッグバン理論では、宇宙は最初から星があったのではなく、ビッグバンが起こってしばらくしてから、正物質と反物質の間でバリオンと呼ばれる素粒子の数に違いが生じて、両者が対消滅した後に、僅かに残った正物質から星や銀河が誕生し、現在の宇宙にまで至ったと考えられています。 このバリオン数の違いがごく僅かに過ぎないので、宇宙にある星々や銀河は非常に希薄なものに過ぎないのです。
お礼
ありがとうございます。 沢山書いていただいて申し訳なくも感じますが、 私には理解出来ていない点がいくつかあります。 お話自体は「遠くの銀河ほど赤方偏移の量が大きい」という部分が要点で No.１さんと同じお話しですよね。 それが「宇宙が膨張している」という理論の１つの状況証拠なの かもしれませんが、それはあくまで推測にすぎないことで、 宇宙は、推測だけで真実を言い切れる様なものではない のではないでしょうか・・。 しかし、ビッグバンや膨張説は有力説として、 ごり押しされてるのが現状で、宇宙構造のドキュメンタリー番組などを 見ても必ずビッグバンで始まる様なものになってると思います。 そこに疑問を抱かずにすまされるている事が、疑問なのです。
- bullbear36
- ベストアンサー率18% (195/1070)
＃１です。 変位⇒偏移 誤変換失礼
お礼
了解です。大丈夫です。
- bullbear36
- ベストアンサー率18% (195/1070)
遠くの星ほど高速で地球から遠ざかっている。 この事実は遠くに有る恒星ほど光ドップラー効果でスペクトルが赤色変位してる観測結果で分かる。
お礼
ありがとうございます。 それが「膨張している」とする根拠なんですね。 やはり我々にはそう見えているから「膨張している」とするのが 議論する上で都合がよいということなのでしょうかね。 例えば、我々の見えている宇宙は、実は超巨大なブラックホールの中で 渦を巻きながら、想像のつかない様な巨大な空間と時間をかけて 少しづつ一点になろうとしていると仮定は出来ないでしょうか？ ビッグバンとは正反対の事象ですね。 ブラックホールの巨大な渦の中であれば、遠くにある星ほど 加速的に離れていき、近くの星は共存した様な状態が 長く続くという事は想像がつきますよね。
お礼
ありがとうございます。 推測が「定説」になってしまっているからこそ、 この様な質問の書き方になってしまったり、 捻くれた様な質問をする人が 後を絶たないんでしょうけどね…。 最初から「仮説です」っ事であれば、 「はいそうですか。」で済む気がします。 でも、みんな捻くれててそういう質問をするわけではないんだと思います。 私は、宇宙の概念として、 Ａ．可能性は無限にあって殆ど解明されていない Ｂ．ビッグバンで始まって膨張している このＡとＢを、２つとも正論なんだろうなと捉えているのですが、しかし、、 Ａであれば、Ｂはその反論になる Ｂであれば、Ａはその反論になる という具合に、頭の中がジレンマっぽく 中途半端な整理のつかない問題になってしまうんですね。 こういう質問をする人はみんなそんな様な感じではないかなと 思いますね。 そこでＢを消してしまいたいという願望の様なものから この様な質問に至っているのかもしれません。 つまり、どう考えればスッキリ出来るのかを求めている様な 状態なんだと思います。 やはり、永遠に物理的な証明がされないＡ以外の回答については、 どうしてもＡに対する矛盾だと感じてしまうのかもしれません。
補足
一番質問の意図を酌んでいただき正論を頂けたと思います。 個人的に、頭の中を整理する糸口にもなりましたのでＢＡとさせて頂きます。