宇宙の果ては本当に観測できないのか

宇宙は膨張しています。
で、観測点（地球）から離れるほど、遠ざかるスピードが早くなり、やがてそれが光速に達すると、そこから先は理論的に観測できない領域となる・・・と教わりました。

しかし、これは変ではないでしょうか？

光速度は一定ですよね？
光速度以上で地球より遠ざかっている場所があったとしても、そこから地球に向かって飛んでくる光は光速なので、やがて地球に到達する（すなわち観測できる）のではないでしょうか？
宇宙の果てが150億光年先にあるとして、その150億光年より向こう側にある天体も、150億年後にはその光が地球まで来るわけです。なので観測できるのではないですか？

No.13 回答者： fxq11011 回答日時： 2014/06/12 01:30

光の速度は体感したことがありませんので、体感の経験ある速度に置き換えて見ます。

時速６０Ｋｍで走る電車内で後方に向かって時速１００Ｋｍでおもちゃの車を走らせます（これを光りの速度に仮定します）。
電車内の人には時速６０Ｋｍで走行が観察できますね。
電車の外から観察する人は、どう観察するでしょう、時速４０Ｋｍで電車後方に向かって走行している様に観察できますね。
光速一定とするなら、外の人にも後方に向かって時速１００Ｋｍで走行が観察される必要がありますね。
そのとき電車の中の人にはどう見えるでしょう、そう、時速１６０Ｋｍで後方へ走行が観察されます、明らかに矛盾しますね、本当に光速は一定なんでしようか。
ところで、速度は距離／時間ですね、時間が延び縮みしない保証は・・？。
光速で移動する空間では時間が延びると言うことも聞いた気がします。
光速一定の速度を算出する時間はどの空間の時間を使用するのでしょうね。
光速で拡散する空間では時間が間延びしているとすれば、その系内で計測する限り光速は約３０万Ｋｍ／ｓでしょう、でも地球での時間で計算すれば、もっと遅い値になる事も考えられます。
故に「・・よね」と言われても、そうですか、私は知りませんとしか言いようがありません
だぼハゼみたいに、都合の良い言葉に飛び付くのでは無く、十分に理解した上で、「よね」なんてつける必要の無い状態で質問してね。

この回答へのお礼

もう少し知識のある人に回答がほしい。

＞光速で移動する空間では時間が延びると言うことも聞いた気がします。

「聞いた気がする」程度の知識でどうしてそこまで長文を書いて説明しようとするのか理解に苦しみます（笑）
分かってない、知らない人には別に答えてくれなくてもよいです。
こちらとしても読むだけ無駄なんで。

前半の電車の話も意味不明。電車の中で後方に時速100kmで走らせてるものが、なぜ電車の中の人に時速60kmで観察されるの？（笑）

お礼日時：2014/06/12 13:17

No.12 回答者： tknakamuri 回答日時： 2014/06/11 13:56

ANo1 です。

まず特殊相対論の常識を捨てて、一般相対性理論の知識を仕入れましょう。
かなり凝り固まってますよ。

アインシュタインの宇宙では空間の計量(ものさし)そのものが時間とともに変化します。

1億年に0.7%くらいですけど(^^; それでも宇宙規模では光速を超えて「空間」を生み出します。

特殊相対論の仮定とはかけ離れた世界ですよね。

空間スケールの変化によって膨張する空間の中を進む光がどのような挙動を示すのか、
という観点から考え直さないといけません。

この回答へのお礼

凝り固まってるかもしれません。ですので説明が欲しいのです。
空間が膨張してるから、光の進み方も違う、、、と、なるほど。

お礼日時：2014/06/12 13:07

No.11 回答者： fxq11011 回答日時： 2014/06/11 11:54

＞光速度は一定ですよね。

「よね」ってあまり好きな言葉ではありません。
同意を求められても、無条件で同意する気がありませんので。
したがって、質問そのものに意味を見いだせません。

この回答へのお礼

ならいちいち答えなくていいから（笑）
あなたの好き嫌いも別に聞いてないですよ。

お礼日時：2014/06/12 13:17

No.10 回答者： mihom21 回答日時： 2014/06/11 11:09

私たちが観測している光はせいぜい百何十億光年という時間をかけて地球に到達した過去の宇宙の光です。

現時点でその場所は遠ざかっていて何百億光年と離れているでしょう。こうなると宇宙の果てはきりがないですね。

No.9 回答者： eld3399 回答日時： 2014/06/11 00:03

光速の数十倍の速度で膨張しているそうですが、やがて膨張が止まり引き戻されるといわれています。

No.8 回答者： watch-lot 回答日時： 2014/06/10 22:40

＃４です。

ここでの回答はあくまでも観測点を地球とした場合のことです。

ご指摘の「あなたの理論では光速度で動いている宇宙船から、その宇宙船と同じ方向に進む光を見た時、その光は止まって見えるはずです。」ですが、この場合は発光する宇宙船を観測点としているのですから、光は宇宙船から光速で遠ざかっているのです。
これこそが、相対性理論です。

No.7 回答者： chiha2525 回答日時： 2014/06/10 22:39

あまり正確ではありませんが、単純なたとえ話で。

いま地球から３００億光年離れた場所に地球に向かっている光があるとします。１年後、宇宙が膨張してその間の距離が３００億２光年（300_0000_0002光年）になったとします。何年したらその光は地球に届くでしょうか？

宇宙が誕生して５０億年くらい（つまり今から８０～９０億年くらい前）から、宇宙の膨張は加速に転じたと考えられています。
ちょっと前なら時間が経てば、つまり１００億年くらいしたら、もっと広い範囲が見られると思われていましたが、今では１００億年後だか１０００億年後だかには、我々の所属する銀河団以外の銀河が、離れて見えなくなるらしいです。
そうなると宇宙が膨張していることも、膨張が加速していることも観測することが出来なくなる。

つまり、もし我々の文明が発展するのがそれほど遅かったら、この宇宙は定常宇宙としか知り得なかっただろう、と最近の本に書かれていました。
科学的には、ちょっと怖いお話ですね。

No.6 回答者： Dio_Genes 回答日時： 2014/06/10 12:15

　特殊相対論で光速度が一定であるとは、慣性系（と無重力、真空）という条件以外に、空間が静的であるという条件が必要です。

　膨張する宇宙では、その空間が動的、つまり動いているため、単純に光速度一定は当てはめられないのです。

　非常に遠方の恒星からの光はその場所で光速度ですし、地球上で観測しても同じ光速度です。そこは特殊相対論通りです。

　しかし、遠方の恒星はその空間ごと遠ざかっています。喩えるなら、部屋を照らす照明が、部屋ごと遠ざかっているわけです。部屋の中でだけなら照明の光は光速度です。しかし、部屋ごと遠ざかっているので、部屋の中の光速度は遠ざかる部屋の速度を差し引かねばなりません（この喩えは不正確ですが、ご容赦ください）。

　別の見方として、ゴムひもで喩え直してみます。ゴムひもが空間が1次元の宇宙だと思ってください。宇宙が膨張するとは、ゴムひもをどんどん伸ばし続けているということに対応します。ゴムひものある位置からゴムひもを眺めていると、遠いところほど速く遠ざかります。ゴムひもが2倍に伸ばされたなら、最初は1cmの距離だったら2cmになりますが、最初3cmの距離だったら6cmになるということですね。

　伸び続けるゴムひものある一点から光が出たとします。光った時に、そこから30万km離れた場所で光がくるかどうか観測しているとします。光は有限の速度ですから、届くまでに時間がかかります。もしゴムひもが伸びないなら1秒で届きます。しかし、ゴムひもは伸び続けていますから、ゴムひもに沿って進む光はゴムひもが伸びる速さ分、遅くなります。

　その結果、光が届くのが遅れ、例えば2秒後になってしまうわけです。この時点で光を放った点の位置は、例えば60万kmまで離れてしまっているかもしれませんが、それは光が届くのが遅れることとは無関係なことに注意してください（ときどき、遠くになってしまっているから光が遅く届くという誤解がある）。

　以上のようなことになるのは、光速度不変が空間が静的という仮定のもとに成り立つからです。地表や太陽系くらいですと、宇宙の膨張の影響は事実上受けません。だから、光速度30万kmがきちんと成り立ちます。しかし、空間自体が動くのなら、それを考慮しなければならなくなり、動的な空間では光速度不変は成り立たなくなります。空間膨張の分は光速度から差し引く必要があるのです（それを述べているのが、一般相対論以降の理論）。

　もし光を発した場所が光速度以上で離れて行くなら、その場所の速度を引き算せねばなりませんので、宇宙の膨張速度（後退速度）が光速度以上になるところからは、光の速度は０以下になり、届かなくなるのです。

この回答へのお礼

「動的」とはなんですか？加速度系と言いたいのですか？
動いてるだけでは、それすなわち「慣性系ではない」ことになりませんよ？
等速直線運動であれば動いていても慣性系です。

あと、慣性系にかっこして「と無重力」と説明するのも謎です。重力とはすなわち加速度なので慣性系なら、無重力なのは当たり前です。
本当に相対性理論を理解していますか？

お礼日時：2014/06/10 22:02

No.5 回答者： Tacosan 回答日時： 2014/06/10 11:01

ハッブル定数を一定と仮定するなら,

「今」宇宙の果てと思っているところが「いつかは」観測できるようになる
という意味でその通り.

「今」観測できないと「今」の役には立たないし, 「今」宇宙の果てと思っているところを観測できるようになったときには今より遠いところが「宇宙の果て」になるわけだが.

この回答へのお礼

宇宙の果ては今もこれからも未来永劫、観測できないので

＞「今」宇宙の果てと思っているところを観測できるようになったとき

そんな時は永遠に来ない。

・・・・というのが、宇宙論の一般的な解釈です。
私はその解釈に納得できないので質問したのですが、そもそものその一般的な解釈を根本から否定されると、なんともどう理解していいのやら・・・。

お礼日時：2014/06/10 22:06

No.4 回答者： watch-lot 回答日時： 2014/06/10 10:18

＞観測点（地球）から離れるほど、遠ざかるスピードが早くなり、やがてそれが光速に達すると、そこから先は理論的に観測できない領域となる・・・と教わりました。

●被観測体が光速で遠ざかるとき、その被観測体の発した光もまた光速で遠ざかるので、つまりはその光はその位置から進んでいないということになるのではないでしょうか。
よって、その光が光速以上のスピードにならないと地球には届かないということでしょう。

この回答へのお礼

あなたの答えは多分間違ってはいないのですが、根本を理解していない上での回答に思えてしかたありません。

あなたの理論では、光速度で動いている宇宙船から、その宇宙船と同じ方向に進む光を見た時、その光は止まって見えるはずです。
もちろん、そんなことはありえないので、それは間違っています。
これはアインシュタインその人自身の思考実験です。

その辺を理解していない人の回答では納得するのは無理です。

お礼日時：2014/06/10 22:12