宇宙を取り巻く空間どんなものですか

質問

宇宙を取り巻く空間

　我々の宇宙は数百年数十億年前に誕生して今も光速で拡大をつづけていると説明されていますが、この宇宙を取り巻く空間はどのようなものでしょうか。空間がなければ宇宙は拡大できませんものね。しかもこの空間にはいくつもの宇宙が存在するといわれますが凡人には想像することさえできません。素人むけに説明していただけませんか。
　我々の宇宙はどこまで拡大するのか、拡大のエネルギーはどんなものか、また逆に時間を戻せば宇宙は縮小して誕生時あるいはそれ以前の状態に戻るのでしょうか。他の宇宙についても同じことが言えますか。

これらを取り囲む空間とはどれだけ広いのでしょうか。無限だと一安心ですね、つまり、このような空間は他には存在しないと考えてよいわけですよね。有限だと似たような空間が無数にあってそれらを取り巻く大空間が必要ですね。するとその大空間は無限か有限かとなって議論は終わりませんね。
　天文学的数字とは凡人には理解しがたいということでしょうか。考えるほど老人性知恵熱を出しそうなのでここらで止めておきます。

回答No.11

Mokuzo100nenn

宇宙が光速で拡大して続けている訳ではありません。

観測可能な宇宙の内側の物体とは光速以下で離散しており、観測可能な宇宙の外側の物体とは光速以上で離散しています。

時間と距離は、「真空中の光速」という定数を介在した関数です。
したがって、「距離が拡大してゆく」と見える現象は「時間が遅くなってゆく」現象と同じです。

もしかしたら、宇宙の大きさは拡大しておらずに、宇宙空間での時間の進行が遅くなっているのかもしれません。

論理的にはどちらか一つと思いますが、どちらが正しいとは言い切れないでしょう。

さて、宇宙の外側に関する考察ですけれども、これは、（宇宙の一部である）人類が観測することはできないので、あくまで考察にすぎませんが、二つの論理的アプロ―チが可能だとおもいます。

論理的アプローチ(1)
宇宙を全体集合と考える。
全体集合の補集合は空集合であるから、宇宙の外側を構成する要素は無い。
論理的には空間も要素の一つであるから、宇宙の外側には空間も無い。

論理的アプローチ(2)
宇宙は、部分集合であって、宇宙とその補集合を包含する全体集合がある。
この場合、宇宙を構成する要素以外の要素があると考えるわけですが、論理的に（集合論的に）考える限り、宇宙の要素が宇宙の補集合の要素になっていては拙いので、宇宙の要素の一つである「空間」は宇宙の補集合の要素にはなれません。
したがって、この場合も宇宙の外側に空間というものは無いと考えるのが論理的（集合論的論理）です。
では、宇宙の外側（補集合）になにがあるのか？
論理的な答は、「宇宙にないものが有る」ということになります。

「宇宙の外側には宇宙にないものが有る」かつ「宇宙の外側には宇宙にあるものは無い」と考えております。

お礼

簡明なお答えありがとうございました。

『時間と距離は、「真空中の光速」という定数を介在した関数』であれば、計量法の定義たとえば、1メートルとは
光が1秒間に真空中を進む距離の数億分の１の距離をいう、はどうなんでしょうか。光速自体が一定としても時間の進行が一定でなければ単位になりませんね。地球上では1ｍは世界中同じですか。地球から遠く離れたところ（数億光年とか数百億光年）ではどうですか。

「宇宙の外側には宇宙にないものが有る」と宇宙の外側の存在を明言してくださったのでほっとしました。

「宇宙の外側には宇宙にあるものは無い」としても宇宙の外側どんなものがありますか、もし、ないにも無いとすれば宇宙の外側はどのような空間でしょうか。

『宇宙の外側に空間というものは無い』とは、宇宙は無限大であり外側もないということですか。

アメリカ合州国の美人学者が異次元空間の存在を提唱していますね。彼女によれば空間にいくつかの宇宙が存在していて、しかも、空間と宇宙との間を行き来している物質があるとか。つまり、その分宇宙は重くなったり軽くなったりするとの主張と理解しています。残念ながらその空間の広さ、状態についての説明はありません。

まだ発見されていないので無理もありませんが、その空間の存在そのものには相当の自信を持っているようでした。

回答No.10

s_hyama

その発想は絶対的な空間や座標あっての考えでしょう。

世界で一番有名な物理式は、
エネルギーE ＝ 質量M ｘ 光速度の二乗C^2
質量が物質で、光速度が時間と空間です。

じゃあ、エネルギーが一定でその光速度が無限大なったとしましょう。
そうすると質量が無限小になります。

逆に、エネルギーが一定でその光速度が無限小なったとしましょう。
そうすると質量が無限大になります。

何がいいたいかといいますと、時間と空間と物質はどれも絶対的でなく相関しています。
その相関値が今と昔、未来において変容しているだけです。

たとえば、太古に発せられた光波を現代みると白い光の波長が引き伸ばされて赤く見えたり、専門用語では宇宙論的赤方偏移といいます。

このように人間の有る視点でみると空間が膨張しているも、時間が変化しているも同じで、正確な言葉としては宇宙は後退しているという表現になります。

お礼

”エネルギーE ＝ 質量M ｘ 光速度の二乗C^2””時間と空間と物質はどれも絶対的でなく相関して”いると
すれば

それぞれどのように変化するのですか。物質が膨張縮小するのはわかりますが、時間は速くなったりおそくなったり、空間は拡大縮小？また、何がそう変化させるのですか？

エネルギーは一定という前提のようですが（誤解してたら御免なさい）むしろ、エネルーぎーが原因でＭかＣか、あるいは両方が変化するのではないのですか。仮にそうだとしてＥを変化させるものはなんでしょうか？

この物理式が発表された時、理解できる者がいなかったとか、難しいですね。

回答No.9

雪中庵（@psytex）

遠くの姿は、昔の姿です。
天体は、遠いものほど光の波長が伸びるドップラー効果が観察されており、比較的近くの、距離の分かる天体から、その膨張速度が推定され、今度は、ドップラー効果から距離が推定されるようになりました。
そして、137億光年先には、ビッグバン当時の爆発の輻射が、（その光速に近い後退速度によって2.7Kに間延びして）見えています。

その爆発によって噴き出した宇宙の一番「端っこ」は、あなたのいる所です。
また、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」の上には、ビッグバン開始時の点としての「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た」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、その無限の闇の中に、仮想的な認識体の断面を切り、その仮定断面の運動を想定すれば、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（相補的不確定性）としての時空仮説を認識するのです。
しかしその「存在」は、認識される階層的現象の表面的（原理(超弦理論)的光速性の潜在化による非光速性）に生じるもの（自我仮説に対する相補）で、本質的に確定化しようとすると、元の無限不確定性に発散します。

相対性理論の四次元時空の式において時間項は虚数であり、そのために空間軸と時間軸の等距離点に、“ゼロの面”ができます。
それが「ライトコーン」、即ち光子の形成する面であり、光速以下の領域（未来）と超光速の領域（過去）を分ける界面原点なのです。
その認識体によるいい加減な認識＝階層現象表面的定性化における非光速性に基づく時空仮説に対する、無の射影が存在=量子なのです。

「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。
だから「その外」や「その前」は、何もなくて当然です（元々無いのだから）。

お礼

ご回答ありがとうございました。ほかの文献も当たってみましたが理解できません。とくに

"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）のは当然です。"

はなんども考えましたが、現在、過去、未来の対発生とは頭が空回りしています。

回答No.8

bulldog-lima

たとえばですが、こうも言えませんか？
宇宙に始まりがあったとして、その場所は“ここ”。
そして現在もその場所は“ここ”。

違うのは我々が考えだした基準の“時間”。
したがって、夜空に広がるあの星星は過去の“幻影”。
幻影は決して近寄ってはきません。

宇宙ってやっぱり、わかりません。

回答No.7

ereserve67

いろいろな方が回答されていますが，この問題は誰しもが一度は考えたことがある非常にロマンのあるものだと思います．宇宙が膨張しているという事実はアインシュタインさえ予想できなかった宇宙観です．膨張するからにはその外側に空間があると考えるということもこの問題を考えたことがある人ならそう思ったはずです．

質問者様の文面からはNewtonなどの雑誌で紹介される最新の宇宙理論に関する解説をある程度読んでおられると推察します．しかし，実はこの分野現在進行中のもので，宇宙が加速膨張していることがわかったのも比較的最近です．また，この分野の基礎（最新の成果ではない）を理解するだけでもかなり大変です．まずアインシュタイン方程式を理解しなければならないのですが，これは大学物理学科卒の人でもあまり理解していないのではないかという難物です．そして，素粒子物理学の知識も必要にされています．さらに，本当の成果は，今だ未完成の理論，一般相対性理論と量子論を統合するような万物の理論が必要であるとされています．その候補は超弦理論ですが，未完成です．完成させた人は数学のフィールズ賞とノーベル物理学賞を同時にとってもおかしくないほどのものです．私たち凡人は宇宙を眺めることしかできないように，これらの理論とその裏付け観測・実験を眺めているしかできません．

だから，素人がこの問題を正しくとらえるためにはやはり専門家の書いたわかりやすい本を読むのが一番だと思います．この質問サイトでは到底不可能だと思います．疑似科学ではないきちんとした本を読みましょう．次の2冊はお読みなりましたか．

村山斉「宇宙はなんでできているのか」（2010年幻冬舎新書）
大栗博司「重力とは何か」（2012年幻冬舎新書）

お礼

ご丁寧なご回答ありがとうございました。ご推薦いただいた書物を読んで見ます。

昔ファッブルは毎年星の距離を測定していて地球から遠い星ほど遠ざかるのが早いことに気づいたそうですね。奥さんに怒られないかと他人事ながら心配していました。アインシュタインは俺の理論にケチをつけるのかと怒鳴り込んでいったらファッブルはノーベル賞受賞者にも臆することなく答えたとか。アインシュタインもお前が正しいと言ったそうですね。日本人はこのような議論が少ないのが残念です。

司馬遼太郎は湯川秀樹に物理学を教えてもらったそうですね。素人に説明するのは大変だと思われますが偉い人はちがいますね。最近ｓａｒａという物理学者が異次元空間という理論を発表しているのに興味を持ちました。その空間にはいくつもの宇宙があってある物質は宇宙と空間を行き来しているとか。その空間はどれぐらいあるのでしょうか。

回答No.6

kagakusuki

>今も光速で

　それは違います。空間自体が時間の経過に従って、ある割合で膨張して行くのですから、距離が近い2点間の間隔が広がって行く速度は遅く、遠い2点間の間隔が広がって行く速度は速くなりますので、どの2点間で膨張速度を測るのかによって膨張速度は異なり、距離によっては光速以下の場合も、光速を超える場合もあり得ます。
　現在広く受け入れられているハッブル定数の値は70.5km/s·Mpcですから、宇宙の全ての場所において、2点間の間隔が1秒ごとに1.00000000000000000228倍に膨張して行っているという事です。
　ですから、2点間の距離が4252Mpc（139億光年）の場所で測れば、膨張速度は光速となりますが、それよりも短い間隔で測れば膨張速度は光速未満となりますし、それよりも長い間隔で測れば膨張速度は光速を超えます。
　尤も、ビッグバンが起きたのが約137億年前とされていますから、137億光年以上離れた場所からの光は、未だ地球に届いていませんので、実際には測る事は出来ませんが・・・

>拡大をつづけていると説明されていますが、

　その説明は、宇宙の空間自体が膨張しているという事を述べているだけで、宇宙が、その外側に向かって領域を拡大している訳では御座いません。
　例えば、地球がゴム風船の様に膨張し続けている処を想像してみて下さい。
　地球が大きくなれば、当然、土地の面積も拡大しますが、地球の表面を取り巻いている「地球の表面ではない土地」というものはありませんね。
　それと同じ事で、「この宇宙を取り巻く空間」と言うものも存在しません。
　宇宙は、4次元の時空の広がりですが、その外に空間が存在している訳ではなく、宇宙全体が5次元以上の時空間（11次元の超空間）の中に浮かんでいるのです。
　この5次元以上の時空間とは、確かに宇宙の外と言えなくも無いものですが、質問者様が考えておられるような形で宇宙を取り巻いている訳では御座いません。
　例えば、土地と言う地球の表面を考えてみた場合、100m上空（1cmでも良い）の空間は地球の表面ではありませんから、土地とは言えません。
　空と言う空間は、土地と言う地球の表面の外に存在しますが、地球の表面を取り囲んでいる「土地」ではありませんし、地球の表面の外であると共に、地球の表面に隣接して存在しているとも言えます。
　宇宙と5次元以上の時空間の関係も、それと同様のもので、5次元以上の時空間は、一般的に知られている3次元の空間等ではなく、宇宙の外でありながら、同時に宇宙内のあらゆる場所に隣接して存在している時空なのです。
　そして、前後左右上下のどの方向に向かって行っても、その方向を直進した先には、宇宙の外を取り囲んでいる空間と言うものは存在せず、5次元以上の時空間にたどり着くためには、人間には感覚的には理解できない「前後左右上下のどの方向（及び時間が流れる方向）に対しても垂直な方向」である、5次元の方向に移動せねばなりません。

>これらを取り囲む空間とはどれだけ広いのでしょうか。

　質問者様が想像されておられる（であろうと思われる）様な広がり方ではありません。
　土地の広がりと、宇宙空間の広がりを比較する様なもので、全く異なる広がり方をしています。

　因みに、現在は観測結果から、宇宙の時空の曲がり方の曲率は0か或いは若干マイナス側に傾いているかのどちらかであると考えられていて、この考えが正しいとしますと、宇宙の広がりは無限大という事になりますので、無限大の空間が何倍になった処で無限大のままなのですから、拡大していると言えるのか言えないのか微妙な話となります。

お礼

難解なご回答ありがとうございました。ただ、私には到底理解できないことを理解しました。理解の次元が違うのですね。

地球あるいは宇宙の中心からから遠い星ほど速く遠離らないと近くの星が渋滞するのでしょう。でもなぜ爆発膨張しなければならないのでしょうね。ビッグバンはまだつづいているのですか。私の宇宙像はトランペットの形をしていて歌口を中心として膨張しているものです。137億光年とは
秒速20万ｋｍ×60秒×60分×24時間×365日×137億年ですね。随分遠いですね。

天＝空間があって地＝宇宙があるのでは？『宇宙は、4次元の時空の広がりですが、その外に空間が存在している訳ではなく、宇宙全体が5次元以上の時空間（11次元の超空間）の中に浮かんでいるのです。』
前後左右に上下の3次元までは理解できます。時間が加わって4次元とすれば残り7つの次元はどのようなものですか。

『宇宙と5次元以上の時空間の関係も、、、宇宙の外でありながら、同時に宇宙内のあらゆる場所に隣接して存在している時空』とは禅問答のようですね。内外に同時に存在するとはどのようにイメージしたらいいのでか。

『宇宙の広がりは無限大』ならば宇宙は限りなく広がりつづけているで問題ありますか。宇宙の外の空間も無限大ですが宇宙よりは広いのでは？日本語の問題になりますか。

回答No.5

tetsumyi

いくつもの宇宙が存在するとは誰も言っていません。科学者もその可能性が無いとは言えない程度の想像しているだけです。
空間があるから拡大しているのではなくて、時間と共に新しい空間となっているだけで、時間が一方向に進む空間ですから過去の空間と未来の空間が違っているだけです。
今現在、宇宙を取り囲む空間は存在しません。
学者でさえも研究中でわかっていないのですから、我々凡人に理解できるはずもありません。

回答No.4

BaryonicMatter

>我々の宇宙は数百年数十億年前に誕生して今も光速で拡大をつづけていると説明されていますが

およそ137億年前に誕生したと考えられていて、現在も加速的に宇宙は膨張を続けていますが、「光速で」と言う訳ではありません。

例えば、10cmの一本のゴム紐に1cm毎に印をつけたとします。ゴム紐を引っ張って倍の20cmまで伸ばしたとしましょう。伸ばす以前に1cm毎に付けられた印は伸ばした後には2cm毎の間隔に変わっています。紐の左から数えて最初の印は紐を伸ばした後には左端から2cm離れ、二つ目の印は4cm離れ、三つ目の印は6cm離れ、そして右端の印は左端から20cm離れた事になりまよね。紐を伸ばす動作が1秒で行われたとすると、一つ目の印は秒速1cm、二つ目の印は秒速2cm、そして右端の印は秒速10cmで「移動したように見える」、ということです。私達から遠い空間程速い速度で遠ざかっているということで、「光速」で膨張している訳ではありません。もちろん、私達から十分遠い所に「光速以上で」離れていくように見える銀河もあります。それほど遠くなければ、「光速以下」です。ちなみに、「光速以上」遠ざかって行く銀河は相対性理論に反している訳ではありません。空間が膨張して距離が遠くなっているだけであって、銀河が光速以上で移動している訳ではないので。

>この宇宙を取り巻く空間はどのようなものでしょうか。空間がなければ宇宙は拡大できませんものね。

宇宙を取り巻く空間がある必要はありません。もちろん、存在したとしても私達が認識出来る物でもありません。私達が宇宙と認識している時空間は、何らかの存在（物質など）があるからこそ距離や時間が存在するのです。
「時空間」ではなく、「空間」に限定して考えてみましょう。球の表面は二次元ですが、私達の住む空間が三次元の為、球面の内や外を認識出来ます。しかし、もし私達の宇宙が二次元空間だったら、二次元の空間上で球の表面の外も内も存在しませんし、存在する必要もないのです。私達の三次元空間宇宙の外側や内側は四次元以上の空間に住む物以外には存在しないのです。

回答No.3

moconyan9

究極の答えは宗教的になってしまいます。
科学の向こうには神の世界があるからです。

ひとつだけ、ヒントを申し上げれば
３次元の縦、横、高さが　変わっていて
４次元が時間ですが、５，６，７，８，９、、、、、、次元とありますが、

これはエネルギー認識の次元数です。

ひとつだけ申し上げるなら、
３次元までの次空間の感覚を高次元にもちこまないことです。
UFOは、　強力な電磁波を出して　物質をいったんエネルギー体にして
移動なり　時空移動をして　また　空間に戻るテクノロジーをもっています。
これは、それほど　高次な技術でもなく、
地球でも　宇宙人に教わるか、　あと　２００年程度で実用化できる技術と考えられています。

また、米軍等は　秘密裏にこの技術は研究しています。
真実をお探しならば
先入観がないならば
幸福の科学の　宇宙人リーディングシリーズにこのあたりのことが
ぱらぱら　書いてあります。

回答No.2

muses_c

こればかりはどんなに知った風なことを言う偉い学者さんでも、それは「現在でき得る推測」でしかないので、いちばん素人向けにいうと

「誰にもわかりません」です。

しかし、だからこそ夢があってこれから開拓するべき分野であるのは間違いありません。
天動説と地動説のように、それまでは常識と考えられていたことがまるっきり間違っていた、なんてこともあるでしょう。

未知の世界を知るためには、まずあなたのように想像して考えることからはじめなければなりません。
たくさんの可能性を秘めた科学を、世知辛い理由で縮小してほしくはないですね。

一度あなたとお酒でも飲みたいものです。