古いインフレーションの流れについて
- 初期のインフレーション理論によれば、宇宙は真空のエネルギーと光のエネルギーの2つから成り立っていました。
- 真空のエネルギーは常に同じ密度で宇宙を膨張させ、光のエネルギーは宇宙の始まりに超高密度で存在していました。
- インフレーションによって宇宙は指数関数的に膨張し、潜熱が開放されて宇宙は火の玉になりました。また、相転移が起きた場所では真空のエネルギーが0になり、光速で膨張が加速しました。
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「古いインフレーション」の流れについて
佐藤勝彦さんの本を読んでいて、理解出来ないことがあったので質問させていただきます 初期のインフレーション理論で、宇宙には 「真空のエネルギー」と「光のエネルギー」 の2つがあったという記述があるのですが、このエネルギーと宇宙の状態の変化について、本を読んでも理解できなかったので「わかりやすい」解説をお願いしたいのです 本の内容を箇条書きにします ・まず、真空のエネルギーはいつも同じ密度で、宇宙を膨張させる ・光のエネルギーは温度と関係があって、宇宙が始まったときは超高密度だった ・宇宙が膨張すると過冷却が起き、真空のエネルギーがある程度保たれて一気に無くなる ・至る所で相転移が起きる ・インフレーションで宇宙が指数関数的に膨張する ・潜熱が開放されて宇宙が火の玉になり、バリオン数を作る 疑問点はこちらです ・一番初めの膨張で、なぜ宇宙は時間の平方根に比例するような膨張をするのでしょうか。平方根になる理由が知りたいです... 同様に、インフレーションの時になぜ「指数関数」の膨張をするとわかるのかを教えてください。 ・二次の相転移後、過冷却の時になぜ膨張が加速したのでしょうか。「真空のエネルギーがある状態だから」と解説されてましたが、真空のエネルギーは常に存在していたのではないでしょうか。 ・真空のエネルギーが無くなってしまうのは、宇宙の状態が変化して火の玉になり、「無」ではなくなったからだという解釈で正しいでしょうか。 ・子供宇宙などが出来る仕組みが理解できません。 「空間的に別々に相転移が起き、そこ（バブル）だけ真空のエネルギーが0になり、光速で膨張する」 「泡がいくら頑張って膨張しても、『真空のエネルギー』があるところがそれ以上に急激に膨張するため、宇宙全体を泡が覆うことができない」 この2つから、真空のエネルギーがある場所とない場所で別々の速さの膨張が起きると分かりますが、なぜ真空のエネルギーが無い場所で膨張が起きるのでしょうか。 ・ワームホールについて、ブラックホールの中で無限に膨張する空間が子供宇宙だという解釈で正しいでしょうか。また、その場合ワームホールはブラックホールのどこにあるのでしょうか。 どなたか詳しい方、ご回答をよろしくお願いいたします。
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スケールファクターの漸近的振る舞いについては、 http://www.a.phys.nagoya-u.ac.jp/~taka/lectures/cosmology/webfiles/cosmology-web/node37.html このHPは、以下のページからとってきました。 http://www.a.phys.nagoya-u.ac.jp/~taka/lectures/cosmology/webfiles/cosmology-web/cosmology-web.html 宇宙論関係のHP（特に個人HP）は怪しいものが多い中、 このHPは大学の先生ということもあって、重厚な作りになってます。
その他の回答 (1)
インフレーションはあまり知らないので、わかるところだけ考え方のヒントを出します。 ※回答を書いてから気づきましたが、以下は、 大学4年～M1程度の宇宙論・天文専攻の人向けの回答です。 つまり、アインシュタイン方程式からフリードマン方程式を出したことがあるぐらいの 人でないと、意味が分からないでしょう。 まず、フリードマン方程式について復習しましょう。 フリードマン方程式を言葉で書くと、 ハッブルパラメータ＾2 = 物質項 + 曲率項 + 宇宙項 + 輻射項 なお、フリードマン方程式は、例えば、以下のようなHPにありますが、 極初期宇宙を考える場合以外ば、輻射項は無視することが多いです。 http://astro.edu.nagasaki-u.ac.jp/~masa/research/proc/node2.html （なぜ無視していいのかについて考察することは、この質問への回答にもつながります。） >・一番初めの膨張で、なぜ宇宙は時間の平方根に比例するような膨張をするのでしょうか。 >平方根になる理由が知りたいです... ・光のエネルギーは温度と関係があって、宇宙が始まったときは超高密度だった そのとおりですが、では、関係とは具体的にどのようなものでしょう？ あとはその関係をフリードマン方程式に放り込むだけです。 （ただし、他の3つの項は無視します。 この近似の結果、フリードマン方程式を解析的に解けるようになります。） >同様に、インフレーションの時になぜ「指数関数」の膨張をするとわかるのかを教えてください。 要するに、インフレーション時には宇宙項以外の項は無視できるから、 指数関数膨張するのですが・・・なぜ無視出来るのかは忘れました。 >・二次の相転移後、過冷却の時になぜ膨張が加速したのでしょうか。 >「真空のエネルギーがある状態だから」と解説されてましたが、 >真空のエネルギーは常に存在していたのではないでしょうか。 「真空のエネルギーがある状態だから」は不正確で、 「真空のエネルギーががフリードマン方程式で主要な項だから」 とすべきだと思います（あまり自信なし）。
お礼
ご回答ありがとうございます。 大学生向けですか...やはり一般人が理解できるようなことではないのですね... ですがヒントを頂き大変参考になりました。どうもありがとうございました。
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