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真空のエネルギーはエネルギー保存則を破るの?

  • 質問No.732886
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暗黒エネルギーの候補として
(1)宇宙定数(w=-1)
(2)クイントエッセンス(-1<w<-1/3)
(3)ファントム(w<-1)
がありますが、一般に完全流体の状態方程式パラメータwを持ったエネルギー密度ρは、宇宙のスケール因子a(t)と
ρ∝a^{-3(1+w)} …(☆)
の関係で結ばれています。例えば、宇宙定数(w=-1)だったら、ρは時間変化せず一定です。ということは、宇宙空間の膨張と共に真空のエネルギーも増大しているということですよね?
もっと酷いのは、ファントム(w<-1)の場合で、空間の膨張と共にエネルギー密度も増大しています。
これらのことを考えると、エネルギー保存則が破れているように思うのですが、(☆)の式を導く際にエネルギー運動量保存則(∇_{μ}T^{μν}=0)を使ったのだから、エネルギー保存則は成立していると思うのですが。

どのような解釈をすれば良いのでしょうか?

質問者が選んだベストアンサー

  • 回答No.6
  • ベストアンサー
以下は、私の想像です。

状況証拠1
私がNo.2で紹介したURL
http://homepage3.nifty.com/iromono/hardsf/timeparadox.html
の最後のほうのコメント:
簡単なタイムマシンの場合で量子力学を考えている。
結果としてはこういう場合確率が保存しなくなることもある

ということはつまり、
グローバルなエネルギー保存則⇔量子力学の確率保存則
という関係にあるのでは?
根拠は、同じページにあるんだから何か関連があるかも
ってだけですけどね。

状況証拠2
確かこの本:
http://product.esbooks.yahoo.co.jp/product/keyword/keyword?accd=30700564
の最後あたりに量子論を初期宇宙論にナイーブに適用すると
確率が保存しない、という話がありました。
でも、グローバルに見てエネルギーが保存しないなら
時刻0で確率1、時刻1で確率2(粒子数2倍)ということが
あってもよさそうな気もします。

その他の回答 (全5件)

  • 回答No.5

ベストアンサー率 37% (230/614)

#1です。
お2人の寛大な言葉に、感謝致します。

私なりに調査した結果を述べます。

暗黒エネルギーは、この宇宙が「加速膨張している」という観測結果を、説明する仮説で
(1)宇宙定数、(2)クイントエッセンス、(3)ファントム
を仮定してもかまわないが、他の理論でも暗黒エネルギーを説明できる。
(宇宙定数を取り上げている人が多くて、次にクイントエッセンスを取り上げている人が多い。ファントムを取り上げている人はあまりいない。いずれも、確信している人はいない)

ρ∝a^{-3(1+w)} の関係は、正しいかどうかは(わたしには)良く分らない。

エネルギー保存則が破れているならば、時間の一様性が否定されるので、にわかには信じがたいが、今までの宇宙論を含む新しい宇宙論を構築できたらその限りには無い。

以上から、実際にこの理論を研究している人以外は、観測と理論のさらなる進展を確かめてから、エネルギー保存則は成立しているか否かを、考えて遅くはないと思います。
  • 回答No.4
>質問者(確実に)と#2の方に、私の至らなさのせいで
>不愉快な思いをさせてしまいました。

いや、別に不愉快には思ってません。
どっちかと言うと面白く思ってましたよ。
私が作った理論なら不愉快に思うかもしれませんけど。
さて、

>エネルギー運動量保存則の式から、
>宇宙の断熱膨張を表す式が導けるのは、
>どういうことでしょう?

さあ、私には分かりません。
式をいじくったら出てくるのは確かめたんでしょうか?

2chでもちょっと前に
都合のいいenegy-momentum tensorは定義できるか?
みたいなのを議論していたスレがあったんですが、
議論の内容は忘れたし、どういう意味で都合がいいのかも
忘れてしまいました。

議論の多いところであるのは確かのようです。
参考にならない回答で申し訳ないんですが。
  • 回答No.3

ベストアンサー率 37% (230/614)

#1です。
質問者(確実に)と#2の方に、私の至らなさのせいで不愉快な思いをさせてしまいました。

ぶっきらぼうに、質問内容を吟味しないで否定的な回答となってしまいました。
漠然と「何か違うな」という感じがしたというだけです。
その理由の根拠をもう少し考えさせてください。
まことに申し訳ございません。
お礼コメント
noname#110287
#1では、早速のご意見ありがとうございました。

>私の至らなさのせいで不愉快な思いをさせてしまいました。

そんなことは有りません。#1で述べられている内容は最もだと思います。何か新しい考えを提案するとき、それが例え現象に合わなくても、充分に魅力的なアイディアであれば、後世に残るものだと考えています。
こんなことを言うと逆に怒られるかもしれませんが、物理学はこの自然を矛盾なく説明しなければならないのと同時に、社会に対して「パラダイム」を提示していかなければならないと考えています。暗黒エネルギー問題は、これまでの物理学では太刀打ち出来ない程に難しい問題なので、その切っ掛けになると考えています。
投稿日時:2003/12/19 05:18
  • 回答No.2
No.1さんの

>単に理論が間違っているだけでしょう。
>ダークマター・ダークエネルギーの理論で、
>物理学者の大部分が正しいと認めた理論を、
>私は聞いたことがありません。

ひどい言い方ですねえ・・・否定はしませんが。
この話は、ダーク*を仮定しなくても出てきます。
例えば、光子気体で満たされている宇宙では、w=1/3です。

現代物理を擁護する立場からすれば、
http://homepage3.nifty.com/iromono/hardsf/timeparadox.html
の真中あたりをどうぞ。
宇宙膨張は断熱膨張なので、大局的なエネルギー保存は
要請できません。

エネルギー運動量保存則(∇_{μ}T^{μν}=0)は
ローカルな保存則であることに注意しましょう。
お礼コメント
noname#110287
ありがとうございます。

しかし、エネルギー運動量保存則
∇_{μ}T^{μν}=0
の式から、宇宙の断熱膨張を表す式
d[a^{3}ρ]/dt+P×d[a^{3}]/dt=0
が導けるのは、どういうことでしょう?
投稿日時:2003/12/19 05:33
  • 回答No.1

ベストアンサー率 37% (230/614)

単に理論が間違っているだけでしょう。
正しい理論は
1)論理的な矛盾が無い
2)現在までの理論がすべて正しく説明できる
3)新しい現象が、実験または観測できる範囲内で(「理論的に」でかまわない)予想させる。
を最小限証明しなければなりません。
質問者の内容は、1)が成立してないと見られても仕方が無いのではありませんか?

ダークマター・ダークエネルギーの理論で、物理学者の大部分が正しいと認めた理論を、私は聞いたことがありません。
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