宇宙、膨張しているのは、宇宙全体ですか？

質問

宇宙が膨張しているそうですが、膨張しているのは宇宙空間そのものでしょうか、それとも、単に、星と星の間がはなれて行くことでしょうか。私は、後者だと思うのですが。もし、宇宙空間そのものが膨張しているとしたら、星の大きさも膨張しているということになり、星間距離を測る物差しも膨張するので、膨張しているかどうか、確かめることが出来ないと思います。それとも、他の考え方があるのでしょうか。

回答No.6

tnt

空間....は膨張できませんね。
何もない箱ですし、
膨張する　という表現を使った時点で
空間には限りがあることになってしまいます。
宇宙の広さは＊＊＊立方光年　みたいな表現が
出来てしまうわけで、これはもちろん不適当です。

とりあえず、星と星が離れていくと思って下さい。

次にこの星と星、具体的には地球とその星の
離れていく速度が遠方でどんどん速くなっているのは
ご存じだと思います。
観測される現象で言えば赤方変移ってやつです。

この速度が光速になった瞬間に
それより先の星が見えなくなります。
光が到達しなくなるのです。
これが事象の地平線。

じゃあ、その事象の地平線付近の星と星の距離を
計ってみましょう。
ところが、ここで問題が出ます。
それは、計っているのが、どちらの星の宇宙人でもなく
地球上の人間だと言うことです。

結論から言えば測定はできません。
ご質問の後半の考え方（星間距離を計る・・・以後）で
正しいのですが、
正確に表現するならば
光速度は一定だが、地球から逃げているため
地球にはその測定結果が到達しない。
これはその間の距離が無限大になっていると
考える事になる　という事です。

じゃあ、なぜ膨張していると言い切れるかというと
この、測定結果が到達しないこと、これが
その証拠となります。
事象の地平線付近では地球との距離が無限大に
なっているのですから、
そこは地球から光速で離れているのです。
（なんか禅問答みたいですが、さきほどの光速一定は
　定理であり、ここの光速は観測結果です）
星が離れていくのですから、宇宙（空間ではなく
観測しうる宇宙）は膨張しています。

また、ビックバン以後、早い星はより遠くに
逃げています。
ということは、今後事象の地平線付近に近づく星は
もっと速度が遅い訳で、
この事を逆に表現すると、
事象の地平線はだんだんと遠方に動いている事に
なります。
これをもって、「宇宙は膨張している」と
いうこともあります。

お礼

ありがとうございました。ご回答を読んでいるうちに、自然に納得してしまいました。膨張ではなく、みんながお互いに離れて行くということ、宇宙遊泳みたいな感じですね。ありがとうございました。