宇宙図の見方について

添付の資料は今年、科学技術広報財団が発刊した「宇宙図2024」です。（URLからダウンロードし、拡大してご覧下さい。）この宇宙図の見方について、下記の事項について教えて下さい。
①中央のすり鉢形としずく形の図は、ビッグバンから現在までの１３８億年に及ぶ宇宙の成長をグラフにして表したものです。この図は、地球を中心に上部に配置して描かれております。元々宇宙は中心も上下左右もなく、一様等方に広がっておりますので、この宇宙図の情景が３６０°全方位に存在しているものと思われます。そしてこの範囲が、私たちに今見える半径４５０億光年の宇宙であると思うのですが。
②グラフの横軸の空間軸スケールは宇宙の膨張のため長くなってしまうので、固有距離（膨張を考慮しない私たちの日常的な距離の概念）で表しているそうです。それでは、グラフの縦軸の時間軸のスケールはどうなるのでしょうか。空間膨張は相対性理論とは関係がないそうですから、私は時間軸については、調整は不要であると思うのですが。（図には時間軸についての記述はありません。）
③銀河団JKCS041から放たれた光の軌跡を見ると、地球から離れて行く光と地球に向かう光では速度が違うかのように見えます。私の計算では、離れて行く光は、（330億光年―60億光年）／104億年＝約2.6Cとなり、近づく光は、60億光年／104億年＝約0.6Cとなります。「光速度不変の原理」は宇宙全体に適用されますので、この倍率は光速に対する空間の平均膨張率を表しているものと思うのですが。
以上の三点です。詳しい方のご教示をよろしくお願いいたします。

https://www.mext.go.jp/stw/common/pdf/series/dia …

No.1 回答者： e12mv2 回答日時： 2024/04/28 21:35

①この図は宇宙全体を論じた図なのだから、４５０億光年の範囲ではない。

一部をもって全体を語ることはできない。

②絶対空間は存在しないのだから基準の長さもないのであるが、それでは議論が進まないので「我々の長さ」を便宜的に代表にしているのである。
絶対時間も存在しないのだからそもそも「どの時間が正しいのか」つまり基準になるのかという議論も存在しない。
これも「我々の時間」を便宜的に用いることで何の問題もない。
どうせ我々は時空の座標を感知できないのである。

③これについては「特殊相対論を復習のこと」としか言えない。
静止系（観測者）から見ても秒速１０万キロで運動中の宇宙飛行士から見てもある光は光速ｃであり、そしてこの現象は他の任意の光すべてに当てはまるというのが「光速度不変の原理」である。
それと繰り返すが、我々は時空中の物体・物質の運動を観測することはできても時空の座標そのものを感知することはできない。

この回答へのお礼

お礼日時：2024/04/30 07:46