宇宙空間の外側について

質問

物理学には素人ですが興味があって、こまめに関連書を読んでいます。ただ昔から疑問に思うのは、宇宙はいまだに膨張しているということですが、これは逆に言うと過去に遡れば遡るほど宇宙は小さかったということになります。「小さい」というのは比較するものがあるから「小さい」のであって、小さかった宇宙の回りはどうなっていたのでしょうか。「宇宙の外側」とはつまりは空間がない状態だと思うのですが、その「空間がない」状態が理解できません。空間がない状態とはどんな状態なのでしょうか。今の宇宙がまだ拡大途上であれば、いまだにこの「宇宙の外側」があるわけで、それがどういう状態を意味しているのか理解に苦しみます。
三次元のない世界とはどんな世界なのか、詳しい方から教えていただければ幸いです。よろしくお願いします。

回答No.6

tetsumyi

良くわからないのが普通です。
人は３次元空間しか見ることができないので、４次元の空間を頭の中に描くことができません。
相対性理論や宇宙の膨張を説明するのに取り入れられたのは非ユークリッド幾何学で数学的な考え方から説明します。
正しくしく理解するには、非ユークリッド幾何学を勉強してください。
http://www.mns.kyutech.ac.jp/~kamada/generalrel.htm
一般的には３次元の１つの次元を無視することで、球の表面のようと説明されます。
球が膨張すると２点間の距離は長くなると説明します。
その外側はこれから宇宙が膨張する領域であり、今現在私たちが知ることができる範囲外です。

お礼

アドバイスありがとうございます。
非ユークリッド幾何学ですか・・・。難しそうですが、さわりの部分だけでも勉強してみようと思います。
ありがとうございました。

回答No.5

cwdecoder

ゴム風船の上に描かれたたくさんの星に良く例えられます。
風船が膨らむと、風船の上に描かれた星同士の距離が離れていきます。

風船の表面積＝宇宙の大きさです。でも風船は丸いので、どの星が宇宙の中心で、どの星が端っこであるとは言えません。

お礼

アドバイスありがとうございます。
宇宙の大きさとは捉えどころがなく、難しいですね。スケールが大きすぎるだけに分かりずらいです。
ありがとうございました。

回答No.4

terminator_5

宇宙の外側は時空そのものが存在しないので、観測することも物理的に定義することもできません。

宇宙の端は光速度を超えて膨張しているため、永遠にたどり着けないので無限に広がっていることに等しいです。

お礼

アドバイスありがとうございます。
やはり宇宙の外側には時空そのものが存在しないのですね。時空がないとは、なにかのゆらぎのようなものがただよっている世界なのかもしれません。上下左右もなにもない世界だと思いますが、その状態がどんな状態なのか難しいですね。ありがとうございました。

回答No.3

ShirokumaX

はじめまして。

　宇宙が膨張しているというのは、天体の観測によって裏付けられます。遠い星ほど赤く見えるんです、一般的に。
　光というのは速さが不変なものなので、遠い星が遠ざかって行ってるから光が届くのが遅くなる、ということはありません。ですが、その代わりに波長に影響が出てしまいます。波長が長くなると光は赤くなります。ドップラー効果という現象で、身近なところでは近づいてくる救急車の音はピーポーだけど通り過ぎて遠ざかっていくときにはポーピーになるという現象もあります。
　つまり宇宙が膨張しているというのは、今ある宇宙の外延にどんどん新しい宇宙が付け加わって行ってるわけではなく、全体が引き延ばされてるということです。ゴム紐にいくつか点を書いて引っ張ったら、遠い点の方が速く遠ざかるでしょう。これが3次元で起こってると思って下さい。
　で、極限に遠い星は光より速く遠ざかってることが考えられます。ですのでそこより向こうは観測できません。したがって、どうなってるかはわかりません。
　我々から見て「宇宙の端」にあたる場所にもし行くことができたら、ちょうど虹を追っかけても絶対に追いつけないように、そこからまた同じ距離遠いところに「宇宙の端」が移動しているかもわからないわけです。
　そうやって追いかけていくうちにスタート地点に戻るのではないかと言う人もいます。さらに言うならもしかして戻ってくるまでの過程で1回よじれててメビウスの輪とかクラインの壺みたいに、左右対称に反転されて帰ってくるなんていう人もいます。この辺は言いたい放題です。
　わかりたいという気分も大事ですが、わからないという状態に耐えることもまた必要かと。

お礼

詳しいアドバイスをありがとうございます。
やはり物理学の世界でも分からないのですね。現代の物理でも分からないのですから、やはり難しい問題なのだと思います。宇宙の本当の姿は永遠に分からないのかもしれません。光を超えた状態を知ることができないのですから当然かもしれません。
ありがとうございました。

回答No.2

noname#255857

その辺はなんとなく、各人が折り合いをつけるしかない気がする。

宇宙の端っこまで行ったらループして反対側に出るだの、
神様の4畳半の住まいが有るだの言われてる状況です。

おそらく仮説はたっても永遠に正解はわからないまま、
人類は消滅すると思いますし。

私の解釈であれば宇宙は鏡面の球体の表面だと思う。
どこまで行ってもループして戻る。
宇宙が膨張する時は、その球体が風船のように膨らむ。
鏡面の内側や外側は文字通り異次元。2次元から3次元だし。

お礼

アドバイスありがとうございます。
やはり仮説は立てられても証明は難しいというか不可能なんでしょうね。
永遠に分からない問題なのかもしれません。おっしゃるとおり分かる前に人類が消滅してしまいそうですね。ありがとうございました。

回答No.1

mpascal

観測することが出来ないので、いくら理論が組み立てられても確認できません。
つまり「判らない」ということです。

お礼

アドバイスありがとうございます。
やはり仮説は立てられても証明は不可能なんでしょうね。
ありがとうございました。