宇宙の基本的なことを教えてください。（完全な素人です）

質問

宇宙の基本的なことを教えてください。（完全な素人です）

ＮＨＫのハップル宇宙望遠鏡（宇宙の始まりに挑む）をみて疑問がでましたので、ご質問いたします。

１．宇宙がビッグバンで生まれて137億年とのことですが、その根拠はどこからきているのでしょうか。
２．NGC6217銀河は、6000万光年の距離にあり、数千億個の星が渦巻いているとのことです。それでは、宇宙には、いったい「いくつの星」があるのでしょうか。
３．宇宙に「はて（限界）」があるのでしょうか。あるとすれば、その先はどのようなものでしょうか。
137億光年距離の先に何があるのでしょうか。

小学生にわかるご説明でお願いいたします。
よろしくお願いいたします。

回答No.7

ok9608 · ベストアンサー

宇宙を考える上で　物理学上重要な観測事実は

(1)全方向の銀河、恒星からの光を観測した結果、遠方の銀河、恒星ほど観測点（地球）から後退しており、137億年前の銀河、恒星の光が最遠方のモノであり、後退速度は光速である。
(2)全方向の電磁波分析してみると2.7Kの黒体放射になっている

この２点を合理的に説明するためにビッグバンは考えられたと思われます。もっと合理的なアイデアがでれば　それに代わったらいいのです。137億年前にビッグバンが始まり　膨張をつづけ　今日に至ったと考えれば　(1)、(2)は説明できそうです。
しかし、137億年前の銀河、恒星の光が最遠方にあってなぜ天空全方向に略均一で広がっているかです。宇宙は４次元空間であって　観測空間は３次元であり　その説明として　例えばなしとして　次元を一つ落とした　球面３次元宇宙を考え　観測は２次元でしかできないというものがあります。観測最遠点は２次元では全方向均一に見出されるが　３次元では観測点の裏側の球面対称点になる。つまりもとに話をもどして　３次元では全方向に観測最遠点が等しく観測されるが　４次元では一点になる、と。この話を物理学的知識として理解するためには　宇宙が４次元空間であることを証明しないといけません。今日まで証明されたという話は　聞いたことありません。もし宇宙４次元空間モデルを研究している人がいたら　学術論文を発しているとと思いますが　まだ見つけていません。
　私の考えは　地球観測点（太陽系、銀河）の生成が略遠点球の中心付近になっているのではないかと思うのです。全方向の細部にわたる他銀河、多恒星までの距離と後退速度を観測すれば　観測点中心の遠点球ではなく　歪が観測されていくと思います。そのような観測技術が発展し宇宙は地球中心ではないことが証明されるまでは　地球中心でいいのではないかと思います。

お礼

ok9608さん

　ご回答ありがとうございます。

　宇宙空間を４次元とかんがえるより、ok9608さんの考え方が現時点では妥当と思います。宇宙が４次元それ以上の高次元であるとすることが説明上都合がよいかもしれません。しかし、証明されていない説を鵜呑みにした研究は、結果的に多くの無駄が生ずるのではないかと思われます。

　現在、４次元に関連した研究として、アラン・コンヌ博士による空間は不連続であるとする非可換幾何学や素数の研究等が進めば謎が解き明かされる時期が来るのかも知れませんね。

　ありがとうございました。

回答No.6

雪中庵（@psytex）

遠くの天体の光の赤方偏移から推定される膨張速度から逆算すると、
宇宙は137億年前に１点から膨張したと考えられたのです。
そして、137億光年彼方は、137億年前＝ビッグバン当時の姿の
はずで、実際にビッグバン当時の輻射は、発見されたのです。

ていうか、その発見が、ビッグバンの証拠となったのです。
ただ、大きな後退速度（ビッグバン以降137億年経った137億
光年先は、光速で遠ざかっている）によるドップラー効果によって、
光の波長は電波の領域まで伸びて、「2.7Ｋ（絶対温度）輻射」と
呼ばれています。
（半径137億光年の球面は、ビッグバン当初の点です＜「ここ」も含む）
その電波は全天から届いており、それを発見した電話会社は、通信
網整備のためのアンテナをどこに向けても同じ波長の電波が届くので、
最初、地球の大気圏内の（あるいは機器の）雑音だと思った、ていう。
さらに、その「全天からの電波」に微妙なムラがあるのが分かり、
その後の宇宙の大局構造（銀河のない空白領域）の発見とも合致したし。

その爆発によって噴き出した宇宙の一番「端」は、あなたのいる所です。
逆に、その137億光年向こうに立って見ると、あなたの立っている所が
137億年前の姿＝「爆発の輻射」の壁の一部に見えるのです。
その「自分を中心とした半径137億光年の球面」は、ビッグバン開始時の
点であり、「ここ」も含まれているのです。
「こっち側」は、時間的に収束していますが、「むこう側」は空間的に収束し、
両端で点に収束していて、そんな葉っぱのような形を張り合わせて地球儀を
作るように、この宇宙も球の表面（ただし四次元空間における三次元球面）
のように果てはないのです。

本来、ビッグバンの慣性で膨張しているのであれば、重力によって
減速して、その「宇宙寿命光年先のビッグバン当時の輻射」は、
晴れ上がってもいいのですが、ずっと見えている不思議に対して、
「加速している」とか「ビッグバン初期に超光速で飛散しており、
“実際”は4百何十億光年ある」とか、諸説が唱えられています。
しかし量子論的に考えると、認識によって宇宙が生じる＝自己
（現在／感受／光速）から過去（記憶／時間／超光速）と
未来（予測／空間／光速下）が対発生していると考えれば、
その基底としての時空が広がる（時間経過=空間膨張）のは
当然のことです。

我々は「過去は既に終わっている」「未来はまだ来ていない」ので、
「存在するのは現在」と考えますが、真の『現在』とは、認識体の
感受表面での量子相互作用（光速）のみであり、その経験
（過去＝超光速）による予測（未来＝光速下）として時空的
広がりは発生しているのです。

全ての存在は、量子的な不確定性に基づいており、無限に
つめこむと存在確率の山が平らになって、無と等しくなります。
この「絶対無＝不確定性無限」において、その無限のゼリーの
中に、仮想的な認識体の断面を切ると、その認識体にとって、
相補的不確定性を伴う存在による宇宙が見えます。
しかしその「存在」は、認識される階層的現象の表面的に生じる
もの（自我仮説に対する相補）で、根源的に絶対化しようとすると、
元の無限不確定性に発散します。

実は、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ます。
客観的時空や絶対的存在というのはない、というものです。
認識性を除外した存在は、無＝無限不確定性になります。
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）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
＝宇宙を認識します。

即ち、「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、存在は生じていると言えます。
無いとは分からない事が有なのです。
であれば、その「外」や「前」を問うのは無意味(元々無いのだから)。

お礼

Psytexさん

　ご回答ありがとうございます。

実は、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ます。客観的時空や絶対的存在というのはない、というものです。認識性を除外した存在は、無＝無限不確定性になります。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）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＝宇宙を認識します。即ち、「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、存在は生じていると言えます。無いとは分からない事が有なのです。であれば、その「外」や「前」を問うのは無意味(元々無いのだから)。

⇒そうなのですか。　哲学の領域ですね。

　参考になりました。

回答No.5

isa-98

平たく言ってしまえば、ハッブル定数が不変であるとビックバンが起きなくなります。
（５センチの球体の膨張速度は０になるから。）

その為、ミルン宇宙はハッブル定数が「相対的に不変」である必要があります。
http://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

＞137億光年距離の先に何があるのでしょうか。

宇宙年齢＝１３７億光年が宇宙の端
では無いのです。

地球の年齢には隕石を用いています。
http://www.h-hagiya.com/es/earthage.htm

かなり正確な方法や手法を用いています。

＞137億年とのことですが

WMAPのデーターが出るまでは「約」とか、「推定（推測）」が必ず付属していました。

ダークエネルギー（宇宙定数Ω）がほぼ正確に推定出来た。
これによってハッブル定数もほぼ確定し、宇宙論パラメーターがかなり正確になりました。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%87%E5%AE%99%E8%AB%96%E3%83%91%E3%83%A9%E3%83%A1%E3%83%BC%E3%82%BF

ハッブル時間＝宇宙時間と言う解釈は危険です。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%87%E5%AE%99%E3%81%AE%E5%B9%B4%E9%BD%A2

しかし、これに近い事は間違いないはずです。

お礼

isa-98さん

　詳細な説明ありがとうございます。

　地球の年齢については、理解できました。
　WMAPのお話など最新の情報をありがとうございます。

　勉強になりました。

回答No.4

Kunfu

１．ハップル宇宙望遠鏡は、宇宙の膨張を発見した天文学者エドウィン・ハッブルの名にちなんで命名されました。
ハッブルは、遠い天体ほどわれわれから遠ざかる速さの大きいことから宇宙が膨張していると考えました。
その距離と速さから膨張速度を計算し、ハッブル定数を求めました。
それから逆算して、膨張の始まった時期を計算しました。

２．われわれが観測できる半径４７０億光年の外にも宇宙は広がっていると考えられます。
宇宙全体で星がいくつあるかはわかりませんが、無限ではないと考えられています。
もし、無限に星があるならば夜も明るいはずだからです。
あ、すいません。宇宙の年齢は１３７億年ですが、空間が膨張しているから矛盾はありません。

理科年表オフィシャルサイト　宇宙の地平線はおよそ半径４７０億光年
http://www.rikanenpyo.jp/FAQ/tenmon/faq_ten_009.html

３．われわれの宇宙に中心と果てはないと考えられています。
宇宙は四次元空間ですが、身近なところでは三次元に見えます。
これを理解しやすいよう便宜的に一次元落として考えましょう。
空間を平面に落として考えます。
われわれは風船のうえに描かれた銀河系にいます。
その風船はいまも膨張し続けています。そう、ハッブルが発見した宇宙です。
風船の表面は三次元空間の次元を一つ落としたものです。
その風船は昔メチャメチャ小さいものでしたが、今は巨大な風船になっています。
風船の大きさは有限ですが、どこが端（果て）なのか？どこが中心なのか？
球体の表面は、中心も端もありません。どこまで行っても果てにはたどり着きません。
それを一つ次元を上げて四次元空間の世界にもどります。
われわれの宇宙に中心と果てはないと考えられています。

国立科学博物館　宇宙の質問箱　宇宙には果ても中心もない
http://www.kahaku.go.jp/exhibitions/vm/resource/tenmon/space/theory/theory03.html

お礼

KUNFUさん

　ご回答ありがとうございます。

国立天文台および国立科学博物館情報を頂き理解が深まりました。
○3次元の球体の表面には特別な果てはない
⇒はい、わかります。
○私たちからみて膨張の速さが光の速さより速くなるところがあります。こういう所からでた光はいつまでたっても、私たちにとどきません。これが宇宙のはて、ということになります。
⇒はい、わかります。

○宇宙の場合はこれがもう一つ次元が上がって 4次元時空になります。私たちは 4次元の立体の表面の 3次元空間に存在しています。
⇒うーん。イメージできない。３次元にプラスされる軸は何でしょうか。Oaktree-fieldさんの言われる、「プラス向きと、マイナス向きの両面性を同時に持つ」、我々と背中合わせに位置しているが、次元が異なるために理解できない軸かもしれませんね。

　宇宙に対する理解が一歩進んだ気がします。ありがとうございます。

回答No.3

Oaktreefield（@Oaktree-field）

私も素人です。
でもNHKの宇宙物はすきです。
(1)はたぶん天体の光の色で測定していると思います。
遠ざかる天体はドップラー効果で光の色が変わって見えるそうなので。

以下も参照してみてください。直接の答えにはなりませんが役にたつかもしれません。
http://okwave.jp/qa/q6116331.html

お礼

Oaktree-fieldさん

ご回答ありがとうございます。

遠ざかる天体はドップラー効果で光の色が赤色になる。宇宙が膨張していることの証ですね。

宇宙は４事象から成り立つ。構成要素は質量、時間、速度、力。それらはプラス向きと、マイナス向きの両面性を同時に持つ。

我々は、プラスまたはマイナス側に存在しているので逆向きの事象（発想）を理解できない。また、４つの面と、４つの頂点は、我々の３次元に時間軸を付加すれば説明できるのであろうか。

何か宇宙を理解するヒントがある気がします。

ありがとうございます。

回答No.2

noname#160321

横から茶茶を入れると、
もし、宇宙が閉じていると、宇宙の果ては出発点に戻る。
閉じているかどうか分からない。
閉じていたとしたらその外は、多分何も無い、正確には「定義」されないので質問自体に意味がない。
本当にビッグバンが137億年前に起きたかどうか、ビッグバンを支持する科学者にもあまり正確には分からない。
そんなものは無かったと言って反対する研究者も少ないが確かにいる。

お礼

doc sundayさん

　早速のご回答ありがとうございます。

　宇宙が有限であるならば、「宇宙の果ては出発点に戻る」。「うーん」この理論も納得できます。

　しかし、この壮大な宇宙に想いを巡らすと、大きすぎる空間に恐怖を覚えます。
　また、宇宙に想いをはせる価値観と、地球の表面に生活する価値観のギャップの
　大きさに戸惑いますね。

　ご回答ありがとうございます。

回答No.1

gadovoa

全てには答えられませんが知っている範囲で。

137億年の根拠は、例えばビデオを再生させます。
内容は飛行機が飛んでいるビデオです。
時間が経つに連れ、飛行機は大きく移動しますよね。
実は長年の観測で、星もとても微妙に動いていることが分かりました。
さて、ビデオで飛行機の出発点を計測するには、ビデオをまき戻せば
いいですよね。
星も動いている以上、まき戻せば出発点が分かるのです。
いくつもの星を観測しているうちに、
いくつもの星の軌道をまき戻してみると、
ある一点に到達することがわかりました。

その一点をビックバン、宇宙の起源と呼んでいるのです。
さて、星の数は結構あいまいですが、
人によっては400,000,000,000,000,000,000,000,000位と言ってます。
これだけ多ければ、0が２つ３つ多くても足りなくても似たようなもんです。

さて、先ほどのまき戻しを考えてみると、
宇宙は広がっていっていることがわかりました。
つまり、早送りをしたらわかりますよね。
宇宙は広がっていることが分かったんです。

では宇宙のはてには何があるのか。
何もありません。それを知る術もありません。

お礼

gadovoaさん

早速のご回答ありがとうございます。

ビッグバンのご説明、「うーん、なるほど」開いた口が塞がらない状態です。400,000,000,000,000,000,000,000,000個の星の質量は、相当なものと思います。これが弾けてビックバンですね。ビッグバン以前の400,000,000,000,000,000,000,000,000個の星の質量の外側は、宇宙でもない、３次元の空間でもない。次元の異なる「無」の世界なのですね。

大変によくわかりました。　ありがとうございます。