宇宙の外側の世界には「長さ」という性質はあるのでしょうか？

質問

宇宙の中にいる我々は、宇宙は「長さ」という性質を持った空間であると思っています。その宇宙が光速で膨張しているということは、宇宙の外側にも「長さ」という性質を持った空間があるのでしょうか？しかし、宇宙を包む「長さを持った空間」があったとして、さらにその外側はどうなっているのでしょうか？こう考えると、どこかで「長さ」という性質を持たない世界の中に存在する「宇宙」があると思わざるを得ない。こんな想像をしているのですが、宇宙の外側の世界には「長さ」という性質はあるのでしょうか？

回答No.4

greenhouse · ベストアンサー

【ビックバン理論より】

　宇宙の外側については、現在のところ実際に確認した人はいませんので、回答はすべて理論上の仮説となります。仮説はいくつか存在し、どの説をとるかによって回答も変わってきます。

　ここでは、最も一般的と思われる相対性理論＞ビックバン理論からみた宇宙の外側の長さについて回答します。

　ビックバン理論では、宇宙の外側に存在するのは「空間」ではなく、空間が生まれる前の状態、つまりエネルギーに満たされた「場」となります。３次元的体積を持つ「空間」に対し「場」は体積を持ちません。いっぽう「長さ」は「空間」があってはじめて成り立つ概念です。

　したがって、ビックバン理論によれば、宇宙の外側には、私たちが考えるような「長さ」の概念は存在しないといえます。

　ただし、長さの考え方にもいろいろありますので（時間の長さ、とか）、考えようによっては「存在する」と言えるのかもしれませんが、それは物理学のカテゴリーではなくて、もっと観念的な話題のような気がします。

　なお、宇宙の外側に関する理論については、過去に関連する質問＆回答がありましたのでご参照頂ければスムーズかと思います。

「宇宙空間について」
　http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=3879

参考URL：

http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=3879

お礼

回答、ありがとうございます。空間を細かくみていき、その空間の中に全く素粒子が存在しない場所を見つけたとします。水素原子内の電子と陽子の間の空間もそんな場所だと思います。そこは、「長さ」の基準がなく、単にエネルギーに満たされた「場」なのでしょうか？すなわり、宇宙の外側と宇宙の内側の間には卵の殻のような明確な境界があるのでしょうか？　もしかしたら、原子の内部には宇宙ではない場所が入り込んでいるのではないでしょうか？

平らな水面に油滴を落とすと、落ちた瞬間から急激に油膜が広がっていきます。そして、膨張する油膜には様々な模様が発生します。そして、水面に波がたつと、油膜は波に揺られます。波が激しくなると、油膜が複数個にちぎれることもあります。水面に落とされた油滴が複数あって、それぞれが独立に油膜となって広がっていても、油膜の境界どうしが接触すると、そこで油膜の膨張は停止し、膨張の方向が変化します。宇宙とは、こんな油膜のようなものでしょうか？

回答No.6

greenhouse

たいへん遅くなりました。＃４の補足です。

>空間を細かくみていき、その空間の中に全く素粒子が存在
>しない場所を見つけたとします。水素原子内の電子と陽子
>の間の空間もそんな場所だと思います。そこは、「長さ」
>の基準がなく、単にエネルギーに満たされた「場」なので
>しょうか？

水素原子内の電子と陽子の間の空間は、私たちが存在する３次元世界に属していますから、長さという性質はあると考えられます。

水素原子内の電子と陽子の間の空間には「長さ」の基準がないとお考えのようですが、電子と陽子の距離は「長さ」と言えますので、それを基準にすればよいでしょう。その空間内における距離は、電子と陽子の距離を基準として、その２分の１，３分の１というように表現できます。

長さは、その空間を一定の速度で移動した場合の時間でも測定可能ですので、長さを測る基準に、さらに短い長さを基準とする必要はありません。

>すなわり、宇宙の外側と宇宙の内側の間には卵の殻のよう
>な明確な境界があるのでしょうか？

　例えば、地面（地球の表面）の面積（２次元）は有限ですが、地面に始まりや終わりはありません。

　ところが、１次元（線）しか知らない生物がいたとすると、その生物は、有限なものには必ず始点と終点があると考えるでしょう。その生物に「地球の面積は有限」と説明して「じゃ、その始まりと終わりはどこにありますか」という質問が返ってきた場合に「地面は有限だけど、始まりや終わりはない」と回答したとして、果たして彼は納得するでしょうか...

　似たようなことが、私たちが宇宙の外側について考える場合にもいえるのではないでしょうか。宇宙の外側を「長さ」や「卵の殻のような境界」という非常に３次元的な概念で理解しようとするのは、少し無理があるかも知れません。

>もしかしたら、原子の内部には宇宙ではない場所が入り込
>んでいるのではないでしょうか？

前述の通り、原子の内部のミクロな世界と言えども「長さ」は存在しますので「宇宙ではない場所が入り込んでいる」とは考えにくいでしょう。

　さて、とても興味深いご質問でたいへん楽しませていただきましたが、ご質問＆回答のやりとりがだんだん観念的になってきたように思います。もしお差し支えなければ、この質問はいったん締め切っていただいて、さらにご不明な点は「哲学」などのカテゴリーで改めてご質問されることをおすすめします。

　以上、お役にたてれば幸いです。--a_a

回答No.5

Dick

「宇宙の外側」という言葉で何をイメージされているのかが問題ですね．泡宇宙論では，我々の宇宙の他にも宇宙はたくさん有ると言われています．これらの宇宙では距離は定義可能でしょう．が，それら宇宙の間（inter space）ではどうか？ 距離は定義できないと考えるのが普通です．空間ではないことに注意してください．物理の素朴な認識ではイメージするのは困難だと思いますから，物理学の専門書をじっくり勉強するのが結局早道だと思います．

お礼

長さは、宇宙の属性なのでしょうか？　物質が全くない場所でも長さはあるのでしょうか？　物質がない状態と、空間がない（宇宙の内部ではない）状態とは、どのように異なるのでしょうか？

回答No.3

noname#25358

Yumikoitさんのおっしゃることもあるので一概にこれは正解、ということはないのですが、理論上は存在する「はず」です。
　なぜなら、この宇宙には「宇宙定数」という考え方があります。これは、宇宙はどこまで行っても「だいたい似たようなもの」であり、特別な場所など存在しない、というもので、アインシュタインが考えた理論です。
　これが正解ならば、宇宙内の観測可能なエリア内――つまり「我々の宇宙」の外側も、「だいたい似たような空間」が広がっていなければならないことになるからです。

回答No.2

Yumikoit

ktaichiさんの言われるように、
　＞私たちがそこに長さを見るのであれば、長さは存在する
と思いますが、そもそも 「宇宙の外」とは
「私たちが計測できる空間」の外ですから
まずは「宇宙の外」が「存在する」か否かを論じる必要があると思います。

しかし残念ながら理論的に存在したとして 宇宙の外にある 「長さ」なるものを測定する手段がありませんので
存在を知りえるには、たとえば 宇宙の外を認識でき、観測できるような 「人間以外の全く別の認識」等の存在が必要になるんでしょうね。

回答No.1

ktaichi

「長さ」などの性質は、人間がそれを科学的に計るために割り当て
ている性質なので、私たちがそこに長さを見るのであれば、長さは
存在するでしょう。それが、距離であれ、時間であれ、同様です。

人間以外の全く別の認識が介在するなら、そこにはまた別の性質が
存在するのかもしれません。