宇宙の果て

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あかつきがんばれ

すっごいくだらないことなんですが。宇宙空間って真っ暗ですよね。宇宙には果てがあると言いますが、その真っ暗な所が果て、ということなんですかね。あまりにも遠いから人類は果てに行くことはできないけど、見ることはできているってこと?すごく疑問で…。果てがあるなら、はやぶさから投下され、行方不明のミネルバは気の遠くなるような時間をかけていつかは果てにたどり着く?まあ、何億光年もあの機械が原型を留めることはないでしょうが、変化しない、物質レベルのものなら、果てで跳ね返ってくるのかしら?
宇宙に興味のある方、お話ししませんか?

ユーザーID:2288979560

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  • 最新の説は知らない

    宇宙論は、モデル論に尽きるような気がします。

    亀の背中も含めて。

    宇宙は、ビッグ・バンから、膨張を続けている、
    これが、私の知っている最新の事です。

    風船モデルというのがあったように思います。

    風船に、いくつもの印を付けます。
    印を星に見立てる訳です。

    そして、風船に空気を吹き入れると、風船が膨らんで
    星(印)はお互いに離れて行きます。

    それが、膨張する宇宙のイメージで、中心が無いのが
    肝要な点です。よって、果てもありません。

    ビッグ・バンの前は、何があったのか、ビッグ・バンから
    始まったなら、終わりは、どの様にして迎えるのか。

    それは、語ることが出来ないとするのが通説?だと思いますが、
    ホーキング博士は、それを語るのが科学者だと発言されていた
    様に記憶しています。

    ユーザーID:3754040762

  • 見ることも出来ていないのでは?

    あまりにも遠いので、見ることも出来ていないのではないかと思いますが・・・。

    宇宙は神秘的ですね。

    ユーザーID:4658623310

  • 宇宙の地平線

    受け売りですが、宇宙は真っ暗ではなくて、ほんのりと薄暗いそうです。絶対3度の背景輻射といって、宇宙のあらゆる方向からビッグバンの名残の電磁波が飛んでくるそうです。そして150億光年ぐらい彼方はほぼ光の速度で飛び去っているので、その先は決して観測できないということです。それにしても、宇宙は、ボールのように正の方向に曲がっているのでしょうか。馬の鞍のように負の方向に曲がっているのでしょうか、それとも平面のように曲率ゼロなのでしょうか。それだけでも知りたいです。

    ユーザーID:0300200620

  • 宇宙の幾何学 1 (長くてすみません)

    現時点では宇宙の幾何学(形)を理解できていませんので、トピ主さんの疑問はとても奥の深いものだと思います。

    私達の主要な観測手段が放射(ガンマ、X、可視光、赤外、マイクロ波)である為、もっとも古い観測可能な放射はビッグバンからおよそ38万年後のCMB放射と呼ばれているものです。それ以前の放射は観測出来ません(現在は放射以外で重力波の観測も行われていますが)。インフレーション理論を含むビッグバンが仮説というより事実のように話され始めたのはこのCMB放射の存在そしてその一様性をビッグバン仮説が予測していたからですが、「宇宙の起源」の諸説を観測によって確認することはいまのところ出来ない様です。

    しかし、CMB放射を調べる事によって宇宙の物質密度や曲率がわかります。NASAのWMAPの観測では宇宙の形はほぼ(3次元)平面であるという観測結果がでています。もちろん観測誤差を考慮にいれると、他の形(3次元球面、3次元双曲)である可能性も完全に否定はできませんが。現在はCERNのPlanck衛星がより正確な観測を行っており、近々最初の調査報告が発表され予定です。

    続きます。

    ユーザーID:3913462687

  • 宇宙の幾何学 2 (長くてすみません)

    宇宙が(3次元)平面であったとしても「宇宙の果て(境界)」というものはないと考えらます。果てはないが有限の平面(3次元トーラスなど)、もしくは無限な平面。果てのない有限の3次元平面を視覚化できませんが、2次元平面で例えるとドーナツの表面のようなものです。もしミネルバがどこまでも突き進む推進力があったとして宇宙が(3次元の)ドーナツの表面であればいずれ地球に帰ってきますが、3次元の無限平面であれば帰って来る事はないです。

    宇宙が果てのない有限な3次元平面ならその外側はどうなってるの?しかし、私達は3次元の空間認識しかないので、例え外側が存在したとしても存在しないも同然です。紙に描かれた円上(1次元宇宙)に住む1次元人にはその円の中心、内側、外側を認識する事は不可能であり1次元の宇宙にそのようなものは存在していません。ドーナツの表面に住む2次元人にドーナツの中心、内側、外側は認識出来ませんし存在もしません。私達がそれらを認識出来るのは3次元空間に存在しているからです。もし4次元以上の空間そしてそこに住む多次元人が存在するなら私たちの住む3次元宇宙空間の外側や中心を理解出来るでしょうね。

    ユーザーID:4093913505

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  • トピ主です

    皆様、レスありがとうございます。興味深く読ませていただきました。
    果てがある、と思っていましたが、無限の可能性もあるのですね。それに、どのような形かも分からない…考えれば考えるほどつかみどころのない話です。次元の話になるとすごくまた深くなりますね。自分という存在のある今の場所すら曖昧な気分に…ほんと不思議ですが、皆様の説を参考に考えていきたいです。

    ユーザーID:2288979560

  • トピ主のコメント(3件)全て見る
  • 宇宙は無限に大きいようです

    最近の観測で、何億という星、銀河の位置、距離が測定されています。興味深いのは、大きなスケールで宇宙を観ると物質の分布は一様であるということです。太陽系、銀河、銀河団、超銀河団と、どんどん大きな構造を考え、星などの物質の分布を地図にすると、どんどん分布が一様になっています。そこで宇宙は一様であるという仮定をすると、アインシュタインの相対性理論から、宇宙にどれぐらい物があるか(物質の平均密度)に応じて、どのように宇宙が膨張するか、収縮するか、また宇宙の空間が曲がっているのかどうかがわかります。観測されている物質の平均密度から考えると、宇宙は曲がっていなくて平坦で無限に大きいようです。

    簡単化して物質として説明しましたが、超新星やビッグバンの名残りとされるマイクロ波の観測から、自力で光っていないか光を反射しない物質(奇妙な粒子やブラックホールなど)、さらにはなんだかよく分からないダークエネルギー(名前があるだけで正体は不明です)が宇宙のエネルギーの大半を占めているようです。ただしこれらのものを考慮しても宇宙は平坦で、無限に大きいようです。

    ユーザーID:4470273702

  • 無限か有限かはまだわからない

    2%以内の誤差での観測で宇宙は平面(Flat)ということですが、
    無限かそうではないかといのは現在もはっきりとわかっていません。

    ここでいわれている平面(Flat)とはユークリッド幾何学があてはまる宇宙ということで、
    平坦で無限な広がりを持つ必要はないからです。
    ユークリッド幾何学上、円柱の表面も平面(Flat)と同じですので、宇宙を真っ直ぐに旅すれば
    いずれもとの所にもどってくることもあり得るわけです。
    この場合宇宙は無限ではありませんが、果てはありません。

    バリオンさんがおっしゃるように、平面以外の可能性もまだ完全否定された
    わけでもないのですが。

    ユーザーID:9798757401

  • 宇宙の果て、のようなもの

    宇宙の果て、と言うと語弊があるかもしれませんが、それと似た考えはあります。

    宇宙は膨張しています。
    そうすると、例えば点Aと点Bがあったとしてその距離はだんだんと開いていきます。
    そしてこの2点の距離が離れているほど2つの点が遠ざかるスピードは増していきます。
    遠くの物ほどすごいスピードで遠ざかっていくというわけです。
    風船に点を描いて膨らます様子を想像していただくとわかり易いかも知れません。

    この2点の距離をどんどん遠ざけていくと
    そのうちにこの2点が遠ざかるスピードが光の速度に達します。
    このときもし我々がA点に居たとすると、B点より遠くは観測する事ができません。
    なぜならば光の速度より速い物はこの世界には無いからです。
    誰もその先へ行けないし、その先を見ることができません。

    つまりA点からみればそこが「宇宙の果て」と考える事もできるというわけです。
    だいぶ前にどこかで読んだ話なので、最新の学説だとどうなのかわかりませんが。

    ユーザーID:3714256407

  • そうですね

    空間が周期的だと無限に大きい必要はないですね。観測に反しないためには、空間の一周期は、観測可能な宇宙のサイズ(1千億光年ぐらい)と同程度かそれより大きい必要があると思います。その場合には、残念ながら無限に大きいのかあるいは周期的なのか原理的に区別できないですね。

    一周期が小さいと映画のマトリクスでネオが駅に閉じ込められるようなことが起こって楽しいのですが。

    ユーザーID:4470273702

  • すみません

    >空間が周期的だと無限に大きい必要はないですね
    有限で果てのない平面であるのに宇宙が周期的である必要は全くありません。
    周期的宇宙モデルには有限のモデルがあるますが、周期的でないことと有限性は関係ありません。
    実際、幾何学上10種類のコンパクトな3次元平面があり、どれも周期宇宙モデルではありません。

    >観測に反しないためには、空間の一周期は、観測可能な宇宙のサイズ(1千億光年ぐらい)と同程度かそれより大きい必要があると思います。
    宇宙が観測範囲より大きいことは周期に関係なくもう既にあきらかでは?

    ユーザーID:9798757401

  • もう一つ良く似たトピがありますが・・・。1

    4次元時空に住む我々にはそれ以上の次元は直接イメージできませんが間接的に観測はできます。
    重力理論は時空そのものの理論ですので次元の数も重要なパラメータで、次元数が4からズレると重力がアインシュタインの一般相対論からズレ、例えば水星の近日点移動が変更を受けます。
    そして観測により、現状では1cm程度以上のスケールなら次元数が4であることが分かっています(近日点移動も4次元を強く支持しています)。
    10次元時空を必要とする超弦理論などでは、余剰次元は1cmより十分小さいことが必須条件となっています。

    従って、宇宙の「果て・外側」が我々の住む宇宙と同様の時空なら、観測による検証は原理的に可能です。私は、宇宙が無限の体積を持つとなると理論的に色々としんどそうなので、有限体積の閉じた空間+時間だろうなとは考えています。
    宇宙が「無から生まれた」などと言うときの「無」の正体を「果て・外側」という言葉で表現しているのでしたら、現在の理論では何も言うことができず、最低限量子重力が必要でしょう。

    >星の子さん
    10種類とは何でしょう?8種類ならアレかな?と想像できますが、良ければご教示下さい。

    ユーザーID:2366307146

  • もう一つ良く似たトピがありますが・・・。2

    宇宙背景輻射(CMB)は宇宙誕生後38万年頃の「宇宙の晴れ上がり」時に放出されたものですが、この中に絶対温度3度からのズレ(ゆらぎ)という形でそれ以前の宇宙の情報がたくさん含まれています。
    その解析によると、ビッグバン以前にビッグバンが全然ビッグに思えないほどの、インフレーションという急激な膨張があったことが強く示唆されています。
    バリオンさんが仰ったPlanck衛星の目的の一つは、百家争鳴状態のインフレーション・モデルの内、どれが生き残れるか観測による制限を与えることにあります。
    そして余剰次元のモデルは、4次元時空の宇宙モデルとはソコソコ異なる理論的予言を出す場合が多いですので、今後数年の内に宇宙の時空の次元数について何らかの結論が見えるかもしれません。

    ユーザーID:2366307146

  • 神の領域

    以前は同じような疑問をいだいたことがあります。
    でも専門領域でもありませんし、分からないことだらけです。ただ単にとてつもなく広い世界だというだけ。
    宇宙の構造など、その宇宙の中のひとつの銀河系の中の、太陽系の中の小さな星に住む人間の感覚で推し量れるものではないと感じています。
    いわば神の領域だということにして自分を納得させています。

    ユーザーID:4714563809

  • よしおさん

    日本で数学を勉強したのは高校までで、その後は外国で学んだため
    日本の数学用語はよく知らなくてもうしわけありません。

    - 6種類のTorus Bundles
    - Hantzsche-Wendt Manifold
    - 4種類のKlein Bottle Bundles

    を考えていました。

    言いたかったのは、閉じた空間であるのに周期宇宙モデルは必要ない、
    と言う事でしたが、
    ここに興味を持たれる方がおられるとは思っていませんでした。

    ユーザーID:9798757401

  • 宇宙に果てはありません

    宇宙は今も外側に向けて膨張し続けているそうです。

    ユーザーID:3990664828

  • ずっと以前テレビで

    どなたかが云っていたような。

    想像の果てが宇宙の果てだと。

    それを聞いて、なるほどと思った記憶があるのですが、
    いかんせん遠い記憶です。

    ユーザーID:5257184215

  • よしおさん 追記

    私が古いレスで「幾何学上10種類」と書いたのは「ユークリッド幾何学上」と言う意味でした。
    はっきりそう書くべきでした。紛らわしかったですね。
    きっと、よしおさんはThurstonの8種の幾何学ととらえたのかな、
    と思いましたが、私の中ではE^3に限定して述べた事です。

    ユーザーID:9798757401

  • 星の子さんへ

    確かに 3次元「平面」と書かれていましたね。
    勉強不足でゴリゴリの数学には詳しくないので、勝手にサーストンの幾何化予想のことだと想像しておりました。何か物理に使えないかなぁと常々思っていましたので(理解するのすら大変そうですが・・・)。
    ただ Hantzsche-Wendt Manifold というのは使ったことがないので知りませんでした。
    お返事ありがとうございました、参考になりました。

    ユーザーID:2366307146

  • 幾何

    サーストンのコンパクト3次元多様体の分類とこの10種類はどういう関係にあるのでしょう?もっともらしい宇宙は一様に加え等方だと思うのですがその場合には何種類あるのでしょう?

    実際の宇宙が観測可能な範囲(距離)より小さいということも可能ではないでしょうか。遠くに見える星が、実は近くの星の光が宇宙を一周してきたものによるとか。非常に異なる時代の星の像を比べることになるので、比較はそう自明でない気がします。

    ユーザーID:4470273702

  • 果てさん

    >宇宙は一様に加え等方だと思うのですがその場合には何種類あるのでしょう?
    一様性、等方性、それに加え平面(Flat)であるということを条件(ユークリッド幾何)
    において、私の知る限り10種ありますが。それ以上あるかもしれません。
    今古いレスを見直してみると、6種類のTorus Bundlesと書きましたが、
    5種類の書き間違いでした。

    >実際の宇宙が観測可能な範囲(距離)より小さいということも可能ではないでしょうか
    可能だとは思いますが、WMAPの観測からはそのような事実は見受けられない、
    といった所です。Planckには可能かもしれませんが。

    ユーザーID:9798757401

  • トピ主です みなさんすごい!

    専門的な用語や理論が出てきて、知識のない私にはちんぷんかんぷん…でも、中々こういう話を聞く機会がないのですごく興味深いです。宇宙には果てという概念も越えていくような未知の領域があるんですね…ますます夜空をながめるのが、楽しくなりそうです。

    ユーザーID:2288979560

  • トピ主のコメント(3件)全て見る
  • ビッグリップ

    今までは宇宙は永遠、と思われていました。

    でも、ビックリップという宇宙の終わり説もあります。

    すっごく先の話しです。

    ユーザーID:2520567146

  • もう少し簡単に

    宇宙は我々の銀河系を含め、無数の銀河で成り立っています。銀河と銀河の距離は数十光年から数千光年。遠くから見るとその銀河が、格子状に繋がって見える構造になっています。その先には、銀河の赤ちゃん、クェサーと言う、銀河状の灼熱円盤が、上下から粒子をジェット噴射しているところがあります。そこが今の宇宙の果て、130憶光年先です。
    ビッグバンから膨張を続けている宇宙。このまま膨張するか、収束に向かうのかまだ解明されてません。
    宇宙の暗黒、物質のないくらい所には、ブラックマターが存在する可能性が高く、これを証明するのは、どうやら日本が一番になる可能性が高いようです。我々の知る世界は物質世界。ブラックマターは見ることも感じることもできないでしょう。宇宙の生まれた経緯からすれば、それは同量なければ均衡が取れません。ブラックホールの意味も、小宇宙、子宇宙、歪みも全体が掴めれば解明に近づく可能性もあります。でも、宇宙から生まれた我々に全てを知ることは難しいとも思える今日この頃です。

    ユーザーID:8763236506

  • もう少し簡単に2

    膨張宇宙は、更に銀河の間が開いていくことになります。そして銀河自体も解体されていく。夜に星々の煌かない暗黒の闇が襲い、最後には物質をも解体されゆくでしょう。
    一方、収束宇宙は、宇宙の中心に銀河が集まりだします。銀河同士ぶつかり融合し、灼熱な世界に変わります。
    ただ、見ることも実感することもないでしょう。太陽系が存在しないからです。当然地球は膨張した太陽に飲み込まれています。その太陽が末期を迎えることには、当然人類は絶滅して久しい時代になっています。
    宇宙生物はいると思います。でも宇宙の原則の中生まれているものだから、やはり出会うことは至難の技でしょうね。

    ユーザーID:8763236506

  • 3点ほど。

    宇宙が観測可能領域(半径137億光年の球内部=ホライズンと言います)より小さい可能性はないでしょう。
    もしそうなら、まず赤方偏移に上限が付くはずです。
    また他に「北の空と南の空に全く同じ天体が見える(天体の発した光が別ルートを通って地球に届く)」という事も起こるはずですが、そのような事は観測されていません。

    (ブラックマターではなく)ダークマターは光を発さないか暗過ぎて見えないだけで、重力とは相互作用を行います。従って見ることも感じることも可能です。そもそも銀河の回転の観測から見付かった訳ですので。

    少なくとも現在は観測により、宇宙はインフレーション的(つまり宇宙項による)加速膨張をしているとされています。
    かつては減速膨張だったのですが、宇宙が大きくなるにつれてその原因だった物質密度が下がり、宇宙項が支配的となって加速膨張に転じたと考えるのが妥当です。
    従って、今後物質密度は下がる一方ですので、再び減速膨張に転じるとは(理論的に)考えにくいです。
    もちろん、観測によってこの予想が引っくり返される可能性はあり、その場合、新たな宇宙モデルを根本から考え直さなければならないでしょうね。

    ユーザーID:2366307146

  • もう少し大きいようです

    観測可能な領域は半径470億光年程度らしいです。光の伝搬に加え、宇宙膨張の効果も考えないといけないので。晴れ上がりのときには4千万光年程度しか離れてなかった場所だけど、膨張により道のりが伸びて光が地球に届くのに137億年かかったとも言えます。

    電磁波的には晴れ上がり面に相当する値が赤方偏移の上限だと思います。原理的には宇宙一周を超えたところに晴れ上がり面があってもいいんじゃないでしょうか。でもWMAPの観測で実際の宇宙のサイズは観測可能な領域程度以上という制限がついてるようですね。

    ユーザーID:4470273702

  • 星の子さん

    前に挙げらていた10種は、局所的な意味で一様等方だと思ってればいいのでしょうか?円柱だと局所的には等方でも大局的に観ると一方向は閉じてて、他方は無限に伸びてます。観測可能な領域は宇宙全体に比べて小さくて(局所的で)、奇妙な幾何の性質は観測可能な領域の外側に置いとけばいいということでしょうか?遠い未来の宇宙の発展の仕方には差が出るかもしれませんが。

    ユーザーID:4470273702

  • 信頼できるか??

    果てさんの論は Wikipedia からの引用でしょうか?
    原論文に基づく2003年の研究会報告を見てみると、「観測可能領域が137億光年より大きい」という説の根拠には、数学的に「ホンマでっか??」という箇所があります。瑣末な論点ではなく本質の部分に。
    ただこの点については、宇宙論屋でない私には100%の確信をもって否定ができません。機会があれば宇宙論屋さん(一般相対論屋さん)に尋ねてみたいと思います。
    参考までに、例えば2010年春の宇宙論に関する研究会では、東大の宇宙論屋さんが講演の中で宇宙の大きさ(可視領域)は137億光年と仰っています。

    赤方偏移の上限はもちろん晴れ上がり面に相当する箇所です。そしてそれが可視領域なのですから、それより宇宙が小さいとするのなら、それ以下に赤方偏移の上限が来る気がします。
    そして実際の宇宙は可視領域より大きい。
    インフレーションにより、ある観測者の視野(光速で広がる)より遙かに大きく宇宙が引き伸ばされ、その視野の外でも晴れ上がりが起こって、減速膨張で遠ざかっている晴れ上がりの事象に観測者の視野が追い付いて見えるようになる、というのが私の理解です。

    ユーザーID:2366307146

  • 大丈夫でしょう

    観測可能領域(粒子的地平面)は1956年のRindlerの仕事以後、多くの専門家によって議論されているので問題ないと思いますよ。膨張してない場合と同じ距離しか見えないというのは、逆になんか変じゃないでしょうか?光速度をハッブル定数で割ると長さの次元になるので、おおざっぱな議論として地平線の大きさの目安という意味で東大の方も使われたのでは。

    そうですねインフレーションで地平線問題を解決しようとすると実際の宇宙は観測可能領域より断然大きくないと困ります。

    ユーザーID:4470273702

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