ビッグバンとビッグクランチの関係

現代宇宙論におけるビッグバンの原因として、ビッグクランチが考えられませんか？
つまり、フリードマンか誰かが示した特殊解のように、宇宙は膨張と収縮を繰り返していて、その膨張の始まりがビッグバンで、収縮の終わりがビッグクランチではないでしょうか。そして、１つのビッグクランチの直後が、１つのビッグバンになっている。そんな膨張と収縮を繰り返している宇宙論は考えられませんか？
こちらは物理が好きな理系の人間ですが、物理を専門に学んだことはないので、どうぞよろしくお願いします。

No.3 ベストアンサー 回答者： satoumasaru 回答日時： 2005/02/13 09:20

＃２です。

いくつかコメントさせて頂きます。

ですから、現在はまた加速度的に膨張している事は確からしいですが、今後もこのまま膨張し続けるかは、はっきりしないのでは？　紹介していただいたＵＲＬの記事でも、宇宙の将来はもしかしたら膨張でも収縮でもなく、静的なものになる可能性があるとのこと。今後も、絶対に収縮に転じないと言えるのでしょうか？

> また、現在の宇宙を３次元として、それを「乗せて」いる４次元やその４
> 次元を「乗せて」いる５次元などを考えると、何の臨界条件も必要とせず
> に、膨張から収縮に転ずるモデルも考えられる気がするのですが、どうな
> のでしょうか？

現在の宇宙においては、空間的には３次元、時間をいれて４次元時空です。それ以上はあり得ません。そうでなければ重力や光の逆二乗がでてきません。超ひも理論では１０次元だの２６次元だのの話はでていますが、空間的には残りの次元は素粒子よりも小さくまとまっているといわれています。

>　球面上を広がっていく円周を我々の宇宙だと考えると、この円周（という
>　宇宙）は以前は球面上の１点から広がっていったものでしょう。そして、
>　今は広がっているとしても、いずれこの球の大円にたどり着く時期が来る
>　と、何の臨界条件も前提とせずに、この円周（という波）は収縮に転じま
>　す。そして、いつかは１点につぶれてしまいます。そして、その直後は、
>　また大円を目指してこの円周（という波）は拡大していく訳です。

以前から、そのような宇宙は提案されていました。もっともその宇宙は最終的に知事待った後は「虚数時間」になり、全く別のものになるというものです。この暗黒エネルギーの存在などが明らかになってきましたので、このモデルは難しいでしょう。また、繰り返し申し上げますが、収縮したあとに跳ね返すメカニズムが、現在の重力理論ではでてこないのです。

現在、巨大な星の残骸であるブラックホールや銀河中心に存在するブラックホールはほぼ観測されてたと断言して良いでしょう。ビッグクランチはいわばブラックホールと同じ状態になります。もしビッグクランチから再び膨張になりうるとすれば、これらのブラックホールにも何らかの変更がでてしかるべきでしょう。ところが、現段階においてはそのような観測事実はありません。

>　例えば、現在７３％あるという暗黒エネルギーのいくらかが暗黒物質（や
>　普通の物質）に変われば、引力と斥力のバランスが変わって、収縮に転ず
>　ることも考えられるのでは？　または、そういう可能性は全くないという
>　ことでしょうか？

これは全くわかりません。現段階では暗黒物質の存在があきらかにされてから半世紀以上たっているにもかかわらず、未だに暗黒物質の正体はわかっていません。暗黒エネルギーの正体がわかるのは更に時間を要するでしょう。ですので相互に変化するかどうかはもっと先になりますね。

もっとも、科学の進歩にしたがって、観測技術が進歩しさらに理論も進化するでしょう。かってのニュートン力学が相対論や量子力学にかわったように、現在、正しいと信じられていることも、いずれは歴史的なものにかわるかもしれません。貴方のおっしゃられていることが、正しいかもしれませんよ。ただ、私自身としては「自然はきわめて非常識にできている」という信念を持っていますので、おっしゃられているような常識的な宇宙ではないと思っています。

私の好きな言葉につぎのようなものがあります。

「真理は、冒涜ではじまり迷信でおわる」

この回答へのお礼

再度丁寧なご回答をいただき、ありがとうございました。ほかの方へのコメントについても言及していただき、大変参考になりました。何しろ、質問するわりには不勉強なものですから・・・。
やはり素人の発想では、歯が立たないようですね。もう少し勉強しないといけないようです。でも確かに、自然の真理とは時として、人間の理性に反するような場合がありそうですよね。例えば、量子力学の基礎理論に対するコペンハーゲン解釈とか・・・。
ご回答ありがとうございました。またどうぞよろしくお願いいたします。

お礼日時：2005/02/13 19:56

No.4 回答者： grothendieck 回答日時： 2005/02/13 13:16

最近インフレーション宇宙論が認知されつつあるようですが、他方ではcyclic/ekpyroc宇宙論というのも提唱されているので、big-bangの前に宇宙が縮む時代があったのかもしれません。

参考URL：http://wwwphy.princeton.edu/~steinh/

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。また、関連するＵＲＬを調べていただき、ありがとうございました。やはり、色々な考えの人がいるのですね。英語はそれほど得意ではありませんが、機会を見つけて読んでみたいと思います。ありがとうございました。

お礼日時：2005/02/13 20:03

No.2 回答者： satoumasaru 回答日時： 2005/02/12 09:39

フリードマンの宇宙では、おおきくわけて三つの解しかでてきません、もし宇宙が膨張する力が重力よりも強ければ、膨張速度を落としつつ、永遠に広がる宇宙、膨張する力と重力が等しければ、一定のレベルの大きさにどんどん近づく宇宙、重力の方がおおきければ、収縮する宇宙です。

最後の収縮する宇宙では、最後は特異点になってしまいます。

特異点から反発するメカニズムは、一般相対論やその他の重力理論を解いた限りでは、結果は特異点しかありません。振動宇宙というのは、理論的裏付けがないのです。よく宇宙論の本などで振動宇宙の絵がでてきたりするのですが、それは願望でしかありません。

それよりも、＃１の方がおっしゃられているとおり、観測技術の飛躍的向上のために、むしろ宇宙膨張は加速していることが明白になりました。現在の最新のデータによると、宇宙の向上の最近では全物質とエネルギーのうち、普通の物質は、たった４％、暗黒物質が２３％、暗黒エネルギーが残りの７３％を占めることがあきらかになってきました。

このエネルギーは重力に逆らうかのように振る舞い、理論上、宇宙を収縮にではなく膨張に導く力だとされています。そうすると、どんどん宇宙は膨張する一方であり、収縮することは考えられません。かってアインシュタインが導入し、のちに排除した、宇宙斥力が実はあったということになってきたんですね。

暗黒物質とは何か？　暗黒エネルギーとはなにか？　このあたりはまだまだ解明されていません。現在は観測に理論がおいついていない状態です。でも、今後も宇宙論はどんどん進展していくでしょう。しかし、また多くの謎があらたに生まれるでしょうね。

この回答へのお礼

丁寧なご回答をありがとうございました。

私は相対性理論や色々な宇宙論をきちんと学んだことはないので、理論的な事はほとんど分からないのですが、例えば、現在７３％あるという暗黒エネルギーのいくらかが暗黒物質（や普通の物質）に変われば、引力と斥力のバランスが変わって、収縮に転ずることも考えられるのでは？　または、そういう可能性は全くないということでしょうか？

いずれにしろ、ご回答をありがとうございました。

お礼日時：2005/02/12 11:09

No.1 回答者： rangeru 回答日時： 2005/02/12 00:31

我々が現在住んでいる宇宙ではビッグクランチが起こらないことが証明されているのでそのような宇宙論は考えられません。

参考URL：http://www.astroarts.co.jp/news/2004/06/03dark_e …

この回答へのお礼

ご回答をありがとうございました。また、参考になるＵＲＬを教えていただき、ありがとうございました。

以前から、現在は加速度的に膨張していそうだという話は聞いていて、そうすると、ビッグバン直前の「インフレーション宇宙論における急激な加速」の後、宇宙の膨張率は一時減速していたが、ある時期からまた加速し始めたのかな？と思っていましたが、この記事によると、約６０億年前からまた加速度的に膨張していそうだとのことで、少し納得しました。

ですから、現在はまた加速度的に膨張している事は確からしいですが、今後もこのまま膨張し続けるかは、はっきりしないのでは？　紹介していただいたＵＲＬの記事でも、宇宙の将来はもしかしたら膨張でも収縮でもなく、静的なものになる可能性があるとのこと。今後も、絶対に収縮に転じないと言えるのでしょうか？

また、現在の宇宙を３次元として、それを「乗せて」いる４次元やその４次元を「乗せて」いる５次元などを考えると、何の臨界条件も必要とせずに、膨張から収縮に転ずるモデルも考えられる気がするのですが、どうなのでしょうか？

つまり、我々の宇宙を（水）面上を広がる円周（状の波）にたとえるとしましょう。そして、球面上を広がっていく円周を我々の宇宙だと考えると、この円周（という宇宙）は以前は球面上の１点から広がっていったものでしょう。そして、今は広がっているとしても、いずれこの球の大円にたどり着く時期が来ると、何の臨界条件も前提とせずに、この円周（という波）は収縮に転じます。そして、いつかは１点につぶれてしまいます。そして、その直後は、また大円を目指してこの円周（という波）は拡大していく訳です。現実には、完全な形の円周や球体ではないとは思いますし、その球体自体が拡大や縮小をしているかもしれませんが、このように拡大・縮小を繰り返すモデルは全くあり得ないことでしょうか？

いずれにしろ、ご回答ありがとうござてました。

お礼日時：2005/02/12 10:35