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宇宙って将来収縮するって本当?

高校程度の物理学はわかっているつもりなので、 細かいところまで教えてください。 まず、宇宙の始まりがビッグバンだったということは、 なんとなくわかります。たぶんそのビッグバンのもとになった 物体はいろんな物質が混沌とした状態でまじりあっているもの なのでしょう。それで、もちろんそれぞれが質量を持っているわけ ですから、点ほどのところに集中して静止しているはずもありません。それで、四方八方に散らばって行った。という現象がビッグバン。 そう解釈してます。 その後、それぞれ干渉しつつ大きな範囲で飛び散り、今の宇宙を 形どっているのでしょう。そして、あるところではブラックホールが 誕生し、そのブラックホールが周りにあるものを集めては、また 崩壊し、というのを繰り返しながら宇宙の歴史は刻まれているのでしょう。では、こんなに膨大な量の物質が存在する宇宙で、しかも それぞれが外へ向かって動いているのに、なぜ現代の科学者達は 宇宙が将来収縮するかもしれないと考えているのですか? その理由がよくわかりません。このくらいのレベルの僕にわかるような説明をおねがいします。 たぶん、ブラックホールが何個も重なって、大きくなって、 宇宙にあるもの全てを吸い尽くしてから、またビッグバンのように 崩壊しながら周りに物質をばらまくのでしょうか?

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  • ベストアンサー
  • entis
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回答No.15

検索をかけると私のページが紹介されているみたいだったので、ちょっと前の質問ですが、私の知る限りの知識での回答と、補足説明をさせていただきたいと思います。 (全然、マトモな説明してないですし、ホームページで) 下の回答者に追従する形になるのですが・・・; まず宇宙の始まりはビッグバンだったという説は今マイナーになりつつあります。もう少し正確に言うなら、ビッグバンの前にインフレーションと言う現象があったと言われています。 インフレーションもビッグバンも宇宙の膨張なのですが、結構誤解されがちなのが膨張という言葉の意味です。 ここで使われている膨張とは、宇宙そのものの膨張のことを言っているのであって、ある空間の中を物質が広がっている様子を言っているわけではありません。 つまり、空間そのものが膨張しているのであって、全く静止している2つの観測点A、Bから、お互いを観測すると膨張している宇宙の中では、その距離はどんどん広がっていきます。 因みに、空間そのものが膨張する速度は光の速度よりも速くても良いので、インフレーションが起きた期間には、光の速度よりも速い速度で宇宙が膨張したと言われています。 それと、下で補足されているのですが、私からも(コレは個人的な考えですが)補足させてもらうと、宇宙が膨張から収縮に転じたとしても、時間の向きは逆転しませんし、エントロピーも増大の一途をたどります。 別に宇宙が収縮するからと言って、宇宙全体のエントロピーが減少する必要はないからです。 さて、では本題の質問の回答ですが、なぜ宇宙が将来収縮するかもしれないのか? これは、身近な例に例えて言うなら、ボールを空に向かって投げたときのことを考えればいいと思います。 ボールを上に投げても、しばらくすると落ちてきますよね? もっと強く投げれば、もうちょっとは長く宙を舞っていますが、しばらくすると落ちてきますよね? じゃあ、第2宇宙速度と言うとてつもなく速い速度でボールを投げるとどうなるでしょうか? ボールは永遠に落ちずに、宇宙の彼方まで飛んでいきます(太陽に落ちるかもしれませんが、とりあえずここではそれは考えないことにして) 宇宙が膨張しつづけるか、それともある時点で収縮に転じるかは、このボールとよく似ています(あくまで便宜的説明ですが)。 つまり、宇宙がビッグバンで膨張をはじめたときの勢いと、宇宙の中に存在している収縮力と膨張力の和によって、永遠に膨張を続けるかどうかが決まります。 因みに、補足ですが、いわゆる重力による引力は、物体が単に引き合う力として理解するよりも、空間が縮もうとする力だと理解したほうが良いと思います。

その他の回答 (14)

  • paz777
  • ベストアンサー率47% (77/163)
回答No.4

こんにちは。 ちょっとだけ補足です。 宇宙が将来収縮するか否かはnutsさんが言われている通り 物質の引き合う重力により左右されます。 例えば、ピンポン玉を2つ机の上に置いたとして、その2 つの玉の間には引き合う力が発生します。でも実際には2 つの玉が自然に接触することはしないですね。 これは、2つの玉が引き合う力より地球の重力(引力)の 方が大きいためです。 ちょっと話がずれましたが、宇宙に目を向けると、星と星 の間には引き合う重力が発生しています。でもこれは目に 見える物質だけですので、膨張する力には負けてしまいま す。でも目に見えない物質、素粒子(物質の一番最小単 位、原子核より更に小さい)が宇宙には満ちあふれていま すので、それを質量として加味する必要がある訳ですが、 特定の素粒子以外の素粒子に質量があるのか無いのかが解 っていないんです。 で今、素粒子の1つ「ニュートリノ」に質量があるかの実 験を日本で行っています。 もし、「ニュートリノ」に質量があることが実証できれ ば、将来宇宙は収縮し、質量が無いことが実証できれば宇 宙は膨張し続けると言われています。 ちなみに、「ニュートリノ」の観測施設は岐阜県神岡町の 地下1,000mに作られています。 名称は「スーパーカミオカンデ」です。 URL検索すると色々と出てきます。 ではでは・・・

tomokun_th
質問者

お礼

ニュートリノの存在自体は以前から、知っていたのですが、 まさか日本にその実験装置があるとは思いませんでした。 しかし、エネルギーが質量に変わるって言われてもよくわかんないっすね。 でも、もしニュートリノに質量がなかったなら、原子とかの質量って やっぱりニュートリノの持つエネルギーが質量に変わって・・・ う~んやっぱり謎は深まるばかりです。

  • nuts
  • ベストアンサー率36% (141/389)
回答No.3

書き忘れていたので補足です。 宇宙が永遠に膨らみつづけるか、収縮に転じるのかはまだ議論が分かれているところです。その証拠探しが、現代天文学の(たぶん)最大の目標になっています。 ビッグバンの有無も議論の途中ですが、宇宙が膨らんでいること自体はほぼ間違いないようです。光速以上に達しているところを計測しているわけではなく、その手前を計測しているだけですが。 で、tomokun_thさんにはできればちゃんと解説した入門書を読むことをお勧めします。高校物理レベルの知識があるなら、ブルーバックスで出ている本ならたいてい理解できると思います。ビッグバンや宇宙の将来について書かれた本はたくさんありますが、特に説明がわかりやすく、最新の情報を使っている本を推薦しておきます。 「宇宙のからくり」山田克哉・講談社ブルーバックスB1220 ISBN4-06-257220-6

tomokun_th
質問者

お礼

ありがとうございます。 今度図書館で探してみますよ。

  • buchurin
  • ベストアンサー率10% (3/30)
回答No.2

はじめにビックバン説自体は説なので未だに議論が続けられていることを一言。 そして、宇宙が広がっていっているというのも一つの説であったと認識してますが? おそらくtomokun_thさんは計算による理論が知りたいのでしょうが、 私には無理です。専門家の方にお任せします。 私も大変興味があります。 ところで、宇宙が広がって行っている事を測定しているところがあるらしいです。 たしか、光以上のはやさで広がっているとか。 光よりはやいものをどうやって測定したのか? 疑問はつきませんが。 同様の場所で、宇宙の星、銀河系同士が少しずつ渦を描きながら集まっているという測定結果を出していたと思います。 これもある意味宇宙の収縮と言うことなのでしょうか? 宇宙って不思議ですよね!

tomokun_th
質問者

補足

本当不思議ですよね。回答ありがとうございました。 そうそう。どうやって星が遠ざかっているかを測定するのは簡単ですよ。 理論的には、その星からやってくるいろいろな種類の波の波長を調べれば いいんですよ。たぶん。そこから先はようわからんのですけど。 たぶん基本的考え方はそれですよ。

  • nuts
  • ベストアンサー率36% (141/389)
回答No.1

うーん。簡単な説明って難しいなあ……。とりあえず、質問に関わる部分だけをものすごく単純化して説明してみます。 まず、ビッグバンに「もとの物体があった」わけではありません。エネルギーの塊が爆発し、飛び散ったエネルギーが物質に変わったのだと思ってください。(核分裂の逆の反応です)。 ブラックホールに限らず、宇宙に存在するすべての物質には重力が働きます。互いに引き合う力があるので、それ以上の力で膨らまない限り、すべての物質は一点に集まってきます。これが、宇宙が将来収縮するかも、と考えられる理由です。すると逆に、「なぜ膨らむか」の方がよほど不思議ですね。それを解決したのがビッグバンという着想でした。 現在の宇宙が膨張しているのは、ビッグバンの余波です。それがいつまで続くのか、重力に打ち勝って永遠に膨らみつづけるのか、いつか敗北して縮んでいくのか。そう考えてみてください。

tomokun_th
質問者

お礼

エネルギーが物質に変わるっていう発想はできませんでしたね。 ありがとうございました。でも、宇宙のもとが無ならば、なぜそこから エネルギーが発生したのですか?

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