ハッブルはどのように考えたのでしょう?

質問

ハッブルはどのように考えたのでしょう?

ハッブルは遠くの銀河ほど高速で遠ざかっていることを発見して、
バッブルの法則を導き出したと思いますが。

遠くの銀河ほど高速で遠ざかっているということは次の2つが考えられると思います。
1.文字通りに遠くの銀河ほど高速で遠ざかっている。
2.昔は高速で遠ざかっていたが、現在に近いほど遠ざかる速度は小さくなっている。

ハッブルは 1.と2.を両方ともに検討した結果 1.という結論になったのでしょうか?
それとも、1. しか考えなかったのでしょうか?

1.と2.の両方とも検討したとしたら、どうして 1.の結論になったのでしょう?

よろしくお願いします。

回答No.10

hikimura · ベストアンサー

No2 No4ですm(_ _)m

遠くの銀河ほど高速で遠ざかっているということは次の2つが考えられる。

1.観測されている例えば100億光年＝100億年前と同様に現在も同等かそれ以上で遠ざかり続けている。
後退速度は距離に比例しているので宇宙全体が一定率で膨張していると考えられる。

2.距離が小さいほど見える姿は最近の姿なので、近いものほど後退速度が遅いと言う事は
観測最遠最古が後退速度最速で以後「時間と共に」後退速度はドンドン減速しているとも考えられ、
現在に至ると停止かほとんど停止している…のかもしれない。

100億光年先の銀河の「今の後退速度」だって既に停止している可能性もあり得る。
遠くの今は分からないし、近くの過去も分からないのだから。

…ところでハッブルは観測結果から1だけ思いついて膨張宇宙に飛びついたのか？
ちゃんと2の事も考えたのか？

…と、こういうことですね？
元質問の2があまりに簡潔だったので理解に時間が掛かりましたm(_ _)m

………ハッブルに聞いてみないと分かりません(´・ω・`) ソウダッタノカモ

現在では詳細な観測データが揃っており2では無い事は明らかなようですが、
当時は可能性として考えたとしても不思議ではなさそうですね。

ただ時間と共に減速してきているとすれば近くの銀河がおかしい事になりはしまいか。
例えば1000万光年くらいの銀河は秒速210kmくらいで後退しているハズだが
100億年前はトンデモスピードだった事になって、今1000万光年くらいの位置にある事が矛盾しそう。

お礼

回答ありがとうございます。

やっと、質問を理解していただけた気がしました。

とはいっても、やっぱり判らないですよね～。
宇宙論の本や雑誌をみても、これしかない無いと言うような天下り的な説明が多いので、
学生等の自由な発想を阻んでいるんじゃないかと危惧してます。

>ただ時間と共に減速してきているとすれば近くの銀河がおかしい事になりはしまいか。
>例えば1000万光年くらいの銀河は秒速210kmくらいで後退しているハズだが
>100億年前はトンデモスピードだった事になって、今1000万光年くらいの位置にある事が矛盾しそう。

ハッブルの頃には、ビッグバンの考えはすでにあったようですので、
爆弾の爆発をイメージしたら、最初が最も高速で段々遅くなると考えても
おかしくないなと思ったわけです。
ただし、その場合は純粋に「質問文の2」ではなく「1と2の混成」にしないと
うまく説明はできないと思います。

回答No.11

phobos

> 他の方もそうですが、どうも、私の質問が理解されていないようです。
私も最初はご質問の主旨が理解できなかった一人です。
回答とお礼のやりとりを読んで、やっと理解できました。
ご質問の文章にはちゃんと書かれているのに理解しにくかった理由は、質問者さんのご発想に意表を突かれたからだと思います。

さていろいろ考えてみましたが、私が思うに、
> ハッブルは 1.と2.を両方ともに検討した結果 1.という結論になったのでしょうか?
>それとも、 1. しか考えなかったのでしょうか?
ハッブル（あるいはハッブルの発見を知った他の天文学者）は、「2.昔は高速で遠ざかっていたが、現在に近いほど遠ざかる速度は小さくなっている。」と言う考えは棄却したのではないかと思います。

そう推測する理由は以下の通りです。
1)観測結果からは、地球を中心として遠い天体ほど高速で遠ざかっているように見える。しかし宇宙の中で特別な場所にあるわけではない地球を中心に据えて考えるのは不自然であり不合理である。

2)同様に、宇宙の歴史の中で特別な時点と言うわけではない現在を中心として、過去の天体ほど高速で遠ざかっていると考えるのは、不自然で不合理である。

ハッブルの発見以前に、アインシュタイン方程式には宇宙は膨張しているという解があることがド・ジッターやフリードマンらによって理論的には突き止められていました。
この膨張宇宙理論が正しかったことがハッブルの発見によって裏付けされ、その後さらに発展していった経過があります。
ご存じとは思いますが、膨張宇宙理論には、宇宙の中での地球の位置や今現在という時点を特別視して扱う観点は含まれていません。

お礼

回答ありがとうございます。

>ご質問の文章にはちゃんと書かれているのに理解しにくかった理由は、質問者さんのご発想に意表を
>突かれたからだと思います。

宇宙論に関する本や雑誌がステレオタイプに記述してあるせいだとおもいます。

私としては、時間と距離が関係しているのに、距離のみが注目されている様に感じたのです。
科学的な検証をする場合には当然、両方とも考える必要があるのに、そういったことが
本や雑誌では見かけ無いので、質問させていただきました。

回答No.9

satoumasaru

お礼を拝見しました。

＞「遠くて、かつ遠い昔の銀河ほど高速で遠ざかっている。」ことを発見したのだと思います。
＞つまり、遠くて現在の銀河や、近くて遠い過去の銀河については観測されていないのです。

失礼ですけれど、基本的なことについてご理解されていらっしゃらないと思います。

光速度は有限です。光が１年間かかる距離が１光年です。観測されている銀河で、２５０万光年離れていると言うことは、その銀河から２５０万年前に発射された光が現在やっと地球に届いたということです。ということは２５０万光年離れていると言うことは２５０万年前の姿をみているということに他なりません。

１億光年の距離の場合は１億年前の姿、２０億光年離れていると言うことは２０億年光年の姿なのです。今、ですので、遠ければとおいほど過去の銀河の姿をみていることになります。その銀河が現在どうなっているか、これは原理的に観測できません。

ですので「遠くて現在の銀河」や、「近くて遠い過去の銀河」などありえないのです。

なお、付言すればハップルは脈動変光星で星団の距離を測定していますが、これで測定できるのはせいぜい６５００万光年までです。現在ではI型超新星の絶対光度が等しいことを利用して測定してますね。

お礼

ありがとうございました。

回答No.8

satoumasaru

みなさんがいろいろ回答していらっしゃいますが、質問者のご質問にはもうすこしぴったりしていないようですね。

質問者さんは

＞1.文字通りに遠くの銀河ほど高速で遠ざかっている。
＞2.昔は高速で遠ざかっていたが、現在に近いほど遠ざかる速度は小さくなっている。

＞ハッブルは 1.と2.を両方ともに検討した結果 1.という結論になったのでしょうか?
＞それとも、1. しか考えなかったのでしょうか?

ですよね。ハップルが発見したのは、１でしかありません。「遠くの銀河ほど高速で遠ざかっている」ことを発見したのです。それまでは宇宙は不動のものとして考えられていました。質問者さんもご存じだと思いますが、あのアインシュタインでさえ宇宙は動かないと信じていました。

また、ですから、当時、宇宙が膨張しているということだけで大発見だったのですよ。またアンドロメダ星雲が銀河系内か銀河系外かで当時議論になっていて、これについて変光星を観測することにより決着をつけたのもハップルです。当時はそれぐらいのレベルだったんですね。

膨張速度が時間とともに変化する可能性についてハップルが考えていなかったとは断言はできませんが、考えていたという文献等は私の知っている限りはありませんね。

お礼

回答ありがとうございます。

他の方もそうですが、どうも、私の質問が理解されていないようです。
それとも、私の質問自体が、おかしいのか。
回答 No4 の補足に書いた内容のほうが、理解しやすいかもしれません。

> ハップルが発見したのは、１でしかありません。「遠くの銀河ほど高速で遠ざかっている」ことを発見したのです。

私はこのようには思っていません。
「遠くて、かつ遠い昔の銀河ほど高速で遠ざかっている。」ことを発見したのだと思います。
つまり、遠くて現在の銀河や、近くて遠い過去の銀河については観測されていないのです。

回答No.7

nananotanu

早速有難うございました。

>v = H・exp(Ht)
即ち、x=exp(Ht)ということですネ？

お礼

ありがとうございました。

回答No.6

雪中庵（@psytex）

１．距離による時間の遅延効果の補正は、当然、当初からなされています。

２．ビッグバンの慣性による膨張速度が、重力により低下するのは当然で、
　　その結果として、収縮（～ビッグクランチ）に移行するかどうかは、
　　１つの重要な課題だからです。

３．現在までの観測結果によると（質問中の１と２を合わせ、膨張速度の
　　低下を計算すると）、膨張速度は低下しつつも収縮には転じないギリ
　　ギリのラインに落ち着きつつある、という結果が出ています。

お礼

回答ありがとうございます。

これは、当時の話ですか?
現在の話ですか?

回答No.5

nananotanu

>しかし、銀河個々の運動を考えると、仮にハッブル定数が時間的に変化しない場合には、
>それら銀河は指数関数的に加速する必要があります。

素直に考えると、1になると思います。
逆に、上記につき、御解説いただければ幸甚に存じます。
(素直に「知りたい」と考えています。『ウラ』は有りません:-))

お礼

ありがとうございました。

補足

簡単な計算ですが..
前提として、ハッブルの法則にしたがって、遠ざかる速度が決まり、
かつ、ハッブル定数は変化しないとしたとき。
ハッブルの法則を式で書くと、
v = H・x (v:速度, H:ハッブル定数, x:距離)

この式では、速度vは距離xの関数になってます。
この式の速度:v を時間:t で表す式に変化させると指数関数になります。

v = dx/dt
v = H・x
→ dx/dt = H・x
x = exp(Ht)
v = H・exp(Ht)
こんな感じですね。(積分定数は省いてます)

回答No.4

hikimura

No2ですm(_ _)m

宇宙後退速度の観測からどうして宇宙膨張に思い至ったのか
それぞれホントにその速度で移動しているとは考えなかったのかと言う事でしょうか？

地球から見る対象銀河の視線速度が概ねみんな距離に比例しているから
2で考えるとその初速を与えた原因としてとても複雑なモノを想定する必要がありそうです。

また2だとすると如何にも地球が宇宙の中心点みたいな感じで
地球からみな一斉に散開している事になってちょっと不自然です。

お礼

ありがとうございました。

補足

たとえば 100億光年離れた銀河を観測した場合、それは 100億年前の状態です。
しかも、現在の状態を観測することは不可能です。
その銀河がある速度で遠ざかっているという観測結果があった場合、

1. 遠く離れている銀河は遠ざかっている。
2. その銀河は100億年前には遠ざかっていた。

の二つの考え方があると思っています。

1.の考えだと、その銀河の現在は、200億光年離れていて、もっと速く遠ざかっている。
2.の考えだと、その銀河の現在は、もしかしたら、遠ざかるのは止めてるかも?

このような、考え方はしなかったのかな? ということです。

回答No.3

nananotanu

お礼有難うございます。

『当時、常識ではなかった』空間の膨張を考えれば、この挙動を説明できる、と考察したので、質問者様の御趣旨で言えば、１、デス。

今、天文学史の専門家にもっと裏話が無いか、確認しております。

お礼

ありがとうございました。

補足

ハッブルだけでなく、当時の科学者が何故 1.の考えを選択したのか、疑問に思っています。
2. の発想がそもそもなかったのであれば、話はおわりですが。

宇宙全体が膨張する考えからすると、1. の説明ができます。
しかし、銀河個々の運動を考えると、仮にハッブル定数が時間的に変化しない場合には、
それら銀河は指数関数的に加速する必要があります。
ところが、2. の場合だと等加速(減速)運動になり、我々にとって身近な運動に近く、
何かの抵抗や、引力等によって説明することができます。

現在の様に、他の多くの観測結果があって、1. に傾くのは当たり前かもしれませんが、
当時の、それほど観測結果が多く無い時に何故 1. の考えに至ったかを疑問に思っています。

回答No.2

hikimura

例えば10m当たり毎分1m、即ち毎分10％距離が伸びる土地があるとする。

(1)10m先の場所は1分後には1m増えて11mに
(2)20m先の場所は1分後には2m増えて22mに

(3)10km先なら1分後に1km増えて11kmに
(4)1000km先なら1分後に100km増えて1100kmになっている。

それぞれの地点との相対速度は
(1)が16.6mm/s、(2)が33.3mm/s、(3)が16.6m/s、(4)が1666.6m/s
全部同じ比率で伸びているが相対速度でこれだけ違ってくる。

ハッブルさんも銀河の観測から得られた値を元にシンプルにこう考えました。
ただし、ハッブルさんの時代の観測精度は低かったので
宇宙膨張率をかなり大きく見積もっていました。

後の学者の皆さんもこの自然な考え方に同意しています。
精密観測によって現在の宇宙膨張度合いは(70.5±1.3)km/s·Mpcという観測結果が得られています。
326万光年当たり秒間約70.5kmで、1光年当たりだと秒間約21mmです。

秒間あたりの膨張率にすると約0.00000000000000023％
極めて小さい為に超が付くほどの巨大空間でなければ体感できるような差は検出されません。

お礼

回答ありがとうございます。

1.について細かく解説していただきましたが、
質問に対する回答になっていません。

質問が分かりにくかったかもしれませんが、
私は、ハッブルが 2. の考えを検討したのかを知りたいのです。
検討したとしたら、結果 1.の結論になった理由が知りたいのです。

ご存じでしたら、回答のほどよろしく願います。

回答No.1

nananotanu

第3の可能性

ぶどうパンを焼くときのぶどうのように、空間[パン]が膨らむにつれ、遠い銀河[ぶどう]程速く遠ざかる。

お礼

回答ありがとうございます。

しかし、これは、1. と同じですね。