今だけ人気マンガ100円レンタル特集♪

空間はなぜ、質量やエネルギーをそこに存在させる事が出来るんですか?

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (11件中1~10件)

大変に本質的な疑問で、目の付け所が素晴らしいとさえいえると思います。


実は、つい最近まで、物理学においても時間と空間と言うものは初めから存在しているものとして考えられておりました。
ただし、ニュートン力学まではその空間も時間も絶対的なものと考えられておりましたが、アインシュタインの相対性理論によって、それが相対的なものであることが、明らかになりました。
所が、量子論においては、素粒子と言うものは、それが観測されるまでは、その状態が確定しない、つまり実在化の仕方は観測しだいだという事がわかりました。しかし、量子論ではアインシュタインの時空は相対的であるという事が反映されていないのです。
そこに、相対論と量子論がどうしてもかみ合わない原因があるわけです。
量子論をさらに発展させた有名な「超ひも論」も何とか無理やり、アインシュタインの重量理論を取り込もうと11次元構造のひも又は膜を想定していますが、それも、初めから存在する時間と空間の中にあるものとして考えられている為、近年その限界が見え初めています。

つまり、時間と空間が初めから存在するものと考えている限りは、量子論と相対論は統一できないであろうという事が解ってきたわけです。

そこで登場したのが、ループ量子重力理論やさらに新しいCDT理論といわれるもので、それらの理論では、空間や時間は初めから存在するものではなく、「物」というよりは「一種の情報のようなもの」の相互の関係性の中から現出してくると考えらています。(時間に関しては物理的な必然として存在するものではなく、情報間の関係性あるいは配置に過ぎないという理論も登場しており、現在、かなり注目されております。)

ということで、要するに、最新の理論物理学では、もはや、空間や時間が初めからそこにあったとは考えられなくなってきているという事です。

参考URL:http://www.nikkei-bookdirect.com/science/topics/ …

この回答への補足

ありがとうございます。

少し時間をかけて、考えて、そして御礼をしたいと思います。

ありがとうございます。

補足日時:2007/04/05 07:38
    • good
    • 2
この回答へのお礼

ありがとうございます。

>CDT理論といわれるもので、それらの理論では、空間や時間は初めから存在するものではなく、「物」というよりは「一種の情報のようなもの」の相互の関係性の中から現出してくると考えらています。

私たちの心の中にある、心から見える周りをとりまく現象の本当の姿を捉える方法をあらゆる始創発想で探っていますね。
CDT理論という言葉は、今回初めてbarbourさんより教わりました。

>時間に関しては物理的な必然として存在するものではなく、情報間の関係性あるいは配置に過ぎない

何か或る均衡を守って推移している割り出されたパラメータの揺らぎの様な。
自然はあらゆる能性を使用して平衡を保っているのかなぁ。と、思えました。
結果は、理解できる形では出ておりませんが、私の様な一般人も追いつかないといけません。
でも、何か共通して言えることは、時間も空間も物質も人間が自分流に掘り出して概念化させたものだということです。そこも障壁なのかなぁ。とか思います。

お礼日時:2007/04/10 21:54

質量やエネルギーが存在するから、空間があるのではないでしょうか。

    • good
    • 0
この回答へのお礼

ありがとうございます。

>質量やエネルギーが存在するから、空間がある

そのどちらかが、無くなると片方も相殺されて、消えてしまうのでしょうか?

持ちつ持たれつの関係であるのでしょうか?

片方が無くなったら、片方も無くなるような。

すると、自然に湧き上がる疑問は、なぜそうなっているのか?そうなるのか?ということが、またもや知りたくなるのです。

お礼日時:2007/04/10 21:03

絶対空間、純粋空間というものは有りません。

物質やエネルギーの運動する場を空間と言います。すなわち物と物の間や物が運動する間を空間と言います。物質をはなれて空間は成り立ちません。空間が認識できるのは物質の運動が有るからです。その点で空間や時間は相対的なものです。
これは150年も前にヘーゲルとかエンゲルスとかが哲学的に言っています(ちっとうろ覚えですが)アインシュタインはそれを現実に数式で証明したのです。
ですから空間に質量(物質)、エネルギー(光など)が存在するのが当たり前なのです。
具体的には空間に磁力が通っているとか光が通過する、重力が働いているなどです。これは目に見えないが一見何もないところに磁力や電気力エネルギー、重力波などが伸びて働いていると考えられます。

参考文献  反デューリング論 自然弁証法 

この回答への補足

ありがとうございます。

少し時間をかけて、考えて、そして御礼をしたいと思います。

ありがとうございます。

補足日時:2007/04/07 18:09
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ありがとうございます。

>物質をはなれて空間は成り立ちません。

確かに。
物質がないと、空間の概念の把握は、今の常識のようにすることは難しいかもしれませんね。
物質がひとつも無い空間の存在はありえ無いということなんですね。
空間があると認識できることは、物質があるからと仰いました。
まったく物質が無くせる可能性もゼロということと回答の述べる意を理解いたしました。

物質やエネルギーがまったく皆無であれば、空間そのもの存在も消えて無くなってしまうのでしょうか?

お礼日時:2007/04/10 20:57

次元があるから。

    • good
    • 1
この回答へのお礼

ありがとうございます。

>次元があるから。

そ。そうですよね。
次元が無かったなら、空間は出来上がりませんよね。
さらに、物質としての領域も無論皆無ということになってしまいます。
次元があるから。たった7文字ですが、大きな秘密が隠されている気がしています。

ありがとうございます。

お礼日時:2007/04/05 08:25

> 空間はなぜ、質量やエネルギーをそこに存在させる事が出来るんですか?



質量やエネルギーを理論上の計算をする際に無限に広がる空間を元に理論を組み立てるのは大変なので、単純な理論を組み立てる際に空間と言う概念を要したと言う事ではないでしょうか?

空間があるから、質量やエネルギーが存在するのではなく
質量やエネルギーを存在させるために空間と言う概念を作ったと・・・

で、疑問なのですが・・・どう言う経緯でこう言う疑問がでたのです?
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ありがとうございます。

>質量やエネルギーを理論上の計算をする際に無限に広がる空間を元に理論を組み立てるのは大変なので、単純な理論を組み立てる際に空間と言う概念を要したと言う事ではないでしょうか?

う~む。むつかしいですね。

>質量やエネルギーを存在させるために空間と言う概念を作ったと・・・

人間がというわけではないとは思います。が、概念は人間が作りました。

>疑問なのですが・・・どう言う経緯でこう言う疑問がでたのです?

物質は、空間の中に現われ、その場所を利用し、またその隣の空間に移動するからです。
物質は、空間の中に出来上がった4つの場を通してお互いどういう訳なのか作用を及ぼし移動したり、あるいはエネルギーというかたちに変化したり、全ては、空間という立体的な構造の中で自由度を与えられています。空間はそうした働きを可能にすることが出来るスペースです。ですので、なぜ物質やエネルギーをそういったかたちでそういった可能性を与えた状態で存在させることができたのか?と思いました。

お礼日時:2007/04/04 17:54

>場違いだったんでしょうかね。

。。。。。
そんなことはありませんよ。
疑問を持たなければ、科学は進歩しません。

欧米の科学者は、答えを神に求める傾向がありますが、
日本だと、「それが自然の摂理」とか、あるいは禅問答などになるのでしょうね。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ありがとうございます。

そのとおりですよね。

ありがとうございます。

お礼日時:2007/04/04 14:11

Q、空間はなぜ、質量やエネルギーをそこに存在させる事が出来るんですか?


A、ちくっと、逆立ちした発想かと思います。

物質が存在すれば、必然的に、空間と時間が不可分のものとして存在します。
空間と時間を持つことが物質の普遍的な存在様式。
それ以上でも、それ以下でもないと思います。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ありがとうございます。

>ちくっと、逆立ちした発想かと思います。

なるほど。
それが今の私に感じとれてないのが、そもそもの回答なのかとも自分で思えてきました。

>物質が存在すれば、必然的に、空間と時間が不可分のものとして存在します。空間と時間を持つことが物質の普遍的な存在様式。

物質もエネルギーも一切無い観測者もいない、空間の存在は、あり得る状態でしょうか?

どうもありがとうございます。

お礼日時:2007/04/04 11:52

皆さんのお答えのとおりですね。


私の感想にすぎませんが、物理学は、Howには、答えてくれますが、Whyには答えてくれませんね。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ありがとうございます。

>物理学は、Howには、答えてくれますが、Whyには答えてくれませんね。

なるほどぉ。
場違いだったんでしょうかね。。。。。。

Whyに答えてくれる分野は、なんなんでしょうか?

抜けた質問ばかりしてすみません。

ありがとうございます。

お礼日時:2007/04/04 11:30

#2です。

#1の方の『空間自体にエネルギーは存在しないのではないでしょうか。』という問いかけはそのとおりなのです。エネルギーも場も人間が勝手に考え出した概念であり、それは自然現象を説明するための方便なのです。そういうものがあると仮定してみるとすべての現象がそれで説明できるということに過ぎないのです。
 科学というのはそういう学問であり、演繹の学問です。現在の現象すべてを説明できる命題があれば、それを真とするという前提で構築された学問体系なのです。ですから、真とされた命題に反する現象が一つでも発見されると、その命題は真の座から滑り落ち、偽の座へ追いやられてしまうのです。現に20世紀にはニュートン力学がその運命に遭いましたね。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

再びご意見頂きまして、ありがとうございます。

>『空間自体にエネルギーは存在しないのではないでしょうか。』という問いかけはそのとおり

なるほど。
空間はエネルギーに対して全くの何かしらの反応もしない、と理解すればよいということでしょうか?
空間は、物質やエネルギーが全く無くとも、その存在は「ある」ということが可能である、と理解すればよいということでしょうか?
空間は、あらゆる力を伝える場の存在から切り離し考える事が可能な、何にも左右されない純粋な存在と理解すればよいということでしょうか?

>エネルギーも場も人間が勝手に考え出した概念であり、それは自然現象を説明するための方便なのです。そういうものがあると仮定してみるとすべての現象がそれで説明できるということに過ぎない
>真とされた命題に反する現象が一つでも発見されると、その命題は真の座から滑り落ち、偽の座へ追いやられてしまうのです。現に20世紀にはニュートン力学がその運命に遭いましたね。

なるほど。2000年頃の人々はこういうかたちで、自然を把握する過程にいた。と言う日が未来的に来るという事ですね。

う~む。ありがとうございました。

お礼日時:2007/04/04 11:27

空間にエネルギーを存在させるのはそこに場というものを空間が用意しているからです。

場には電場、磁場、重力場等があり、そこへ電荷、磁気、質量のある物体を置くとその物体は場に応じたポテンシャルエネルギーを与えられることになります。そしてその場の強さを与えるのはやはり物体なのです。だから場というものを空間が提供してくれているからエネルギーを与えたり受け取ったりすることが可能なのです。その意味で場というのは証券取引所や市場に似ていますね。
 では空間は何故場を持つことができるかと問われると絶句するよりありません(^_^;) 科学者に三度何故を繰り返すと必ず絶句です。科学の進歩なんてそんな程度なのです(^_^;)
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ありがとうございます。

>空間にエネルギーを存在させるのはそこに場というものを空間が用意しているからです

空間があることと、場というものは必ずセットで現われるのですね。

>電荷、磁気、質量のある物体を置くとその物体は場に応じたポテンシャルエネルギーを与えられる

なるほど。物体の存在以前に場は出来上がっていたんでしょうか。
それとも、物体の存在ができた事によって場が出来たのでしょうか。
う~ん。頭がこんがらがって来た。

>だから場というものを空間が提供してくれているからエネルギーを与えたり受け取ったりすることが可能なのです。

やっぱり場が先にありきという事なんですね。ふむふむ。

>では空間は何故場を持つことができるかと問われると絶句するよりありません(^_^;) 

そう思った矢先に......。やられました。

>科学者に三度何故を繰り返すと必ず絶句です。科学の進歩なんてそんな程度なのです(^_^;)

法則になりそうです。

どうもありがとうございます。

お礼日時:2007/04/04 10:58

このQ&Aに関連する人気のQ&A

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Q光速度が不変なのには理由があるのでしょうか?

光速に関する素朴な質問です。

1.なぜ光速度は不変なの?
 光の速度はいかなる理由によって不変と決まっているのでしょう。
 方程式を解くように論理的に説明ができるのでしょうか?
 それとも実験結果を受け入れているだけですか。
2.本当に光速度は不変なの?
 空気、真空、水の中でも進む速度は同じですか?
 光が水に入ると屈折しますが、これは速度が変化しているのではありませんか。
 AからBに向かう光の渦の中をBからAに向けて発射された光は遅くなりませんか?
 光に邪魔(干渉)されて遅くなる気がするのですが。
3.どうして遅くならないの?
 光速に限界があるのは、光子に質量があるためと理解しています。
 しかし、遅くすることは可能なのではないでしょうか?
 光子の質量を重くしたり、エネルギーを奪うようなことはできないのでしょうか。
 波動の性質を変えたりできませんか?
4.電磁波の進む速度は?
 光は電磁波の一種、可視光線だそうです。
 他の電磁波、X線、紫外線、マイクロ波、ラジオの速度はどれくらいですか?
 光より遅いとすると、どうして遅いのでしょうか?
5.時間が進むのは一定であるという前提で相対性理論はできませんか?
 相対性理論は、光速度が不変であると仮定して成り立っています。
 だから時間の進み方が早かったり、遅かったりします。
 逆に時間が進むのが不変であるという仮定して、新相対性理論はできませんか?

光速に関する素朴な質問です。

1.なぜ光速度は不変なの?
 光の速度はいかなる理由によって不変と決まっているのでしょう。
 方程式を解くように論理的に説明ができるのでしょうか?
 それとも実験結果を受け入れているだけですか。
2.本当に光速度は不変なの?
 空気、真空、水の中でも進む速度は同じですか?
 光が水に入ると屈折しますが、これは速度が変化しているのではありませんか。
 AからBに向かう光の渦の中をBからAに向けて発射された光は遅くなりませんか?
 光に邪魔(干渉)...続きを読む

Aベストアンサー

 物理学は、自然界で見られる現象に対して法則を見つけようとする学問です。そういった法則の中には、もっと基本的な法則から理論的に導かれるものもあります。そうやって整理していくと、最後には、他の法則からは導くことができない基本法則だけが残ります。その基本法則は、観測によってのみ、根拠を与えられます。
 質問の主旨は、光速度が不変であることは、基本法則なのかどうか、ということだと思います。ローレンツは、他の法則から光速度不変を説明しようとして、ローレンツ変換の式を求めました。ローレンツが考えたのは、物体がエーテル中を運動すると、エーテルとの電磁気的な力によって物体が圧縮され、長さが縮むので光の速さに差が出てこないように観測される、というものでした。これに対してアインシュタインは、光速度不変が基本法則であるとしました。その仮定に基づき、ローレンツ変換の式を求めました。考え方は違いましたが、求められた変換式はどちらも同じものでした。
 得られた変換式はどちらの考え方でも同じです。そうすると、どちらの考え方が正しいと言えるのでしょうか。歴史的に見れば、アインシュタインの考え方が受け入れられたようですが。
 真空以外の媒質中では光の速度は遅くなりますが、それはマクロ的に見た場合です。例えば水中を光が動く場合、水の分子と分子の間は真空ですから、そこの間は真空中の速度で動いていますが、分子によって光が吸収、放射され、マクロ的に見たとき、速度が遅く観測されます。通常、光速度不変という場合は、真空中での光速度を言うようです。ここでひとつ注意しなければならないことは、真空中の光速度が不変という場合、重力場ではない、という条件が必要です。重力場内では、光速度は遅くなります。したがって、質問者さんの、光の速度を遅くするのは可能か、に対しては、重力場を通せば遅くなる、と言えます。
 最後に光子の質量についてです。光子に質量があるというのは間違いですが、ないというのも間違いです。正しくは、光子の質量は定義できないし、定義する必要もない、です。光子の質量はゼロである、という話はよく聞きますが、これは静止質量のことを言っています。これまで他の方々が説明されておりますように、光の速さは一定であり、静止することはありません。したがって、光子の静止質量に意味はありません。

 物理学は、自然界で見られる現象に対して法則を見つけようとする学問です。そういった法則の中には、もっと基本的な法則から理論的に導かれるものもあります。そうやって整理していくと、最後には、他の法則からは導くことができない基本法則だけが残ります。その基本法則は、観測によってのみ、根拠を与えられます。
 質問の主旨は、光速度が不変であることは、基本法則なのかどうか、ということだと思います。ローレンツは、他の法則から光速度不変を説明しようとして、ローレンツ変換の式を求めました。ロ...続きを読む

Q四次元というのはどんな世界ですか?

そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?
三次元の世界とは縦横高さのある空間の世界だと思います。
これに時間の概念を足せば四次元になるのでしょうか?
我々の世界にも時間があるので、四次元といってもいいのでしょうか?
それとも四次元とは時間とは無関係の世界なのでしょうか?
あるいは時間と空間を自由に行き来できるのが四次元なのでしょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?

4次元であると考えると都合がいいというのが
現段階の結論です。

 100年ほど前、スイスのチューリッヒ工科大学
のミンコフスキー教授が物理学的な4次元の理論というのを
考えました。物理的な計算をするのに、縦、横、高さ
方向以外にもう1つ方向があるとして計算すると
うまく計算できることがあるというもので、
彼の教え子の一人が、4次元時空の理論と
して有名な相対性理論を完成させた、アルバート・
アインシュタインでした。
 彼は、リーマンという数学者が作った、
曲がった空間の幾何学(現在リーマン
幾何学と呼ばれています)を使い、4次元の
空間が歪むという状態と、重力や光の運動を
あわせて説明したんです。これが相対性理論。

>これに時間の概念を足せば四次元になるのでしょうか?

 物理学的にはそうです。

 相対性理論の話に関連付けて説明するとこんな感じです。
例えば、下敷きの板のような平面的なもの(数学的には
これを2次元空間と言ったりします)を曲げると
いう動作を考えてみて下さい。下敷きに絵が書いて
あったとして、曲げながらそれを真上から見て
いると、絵は歪んで見えます。平面的に見て
いても下敷きという2次元空間が歪んでいる
ことが感じ取れます。
 2次元的(縦と横しかない)な存在である下敷きが
歪むには、それ以外の方向(この場合だと高さ方向
ですが)が必要です。

 19世紀に、電気や磁気の研究をしていた学者たちが、
今は小学校でもやる砂鉄の実験(紙の上に砂鉄をばら撒いて
下から磁石をあてると、砂鉄が模様を描くというやつです)
を電磁石でやっていたときに、これは空間の歪みが
原因ではないかと直感したんです。
 電磁石の強さを変えると、砂鉄の模様が変化します。
これを砂鉄が動いたと考えず、砂鉄が存在して
いる空間の歪みが変化したのでは?と考えたんです。

 3次元の空間がもう1つ別な方向に曲がる。
その方向とは時間という方向だということを
証明したのが、相対性理論だったんです。


>あるいは時間と空間を自由に行き来できるのが四次元なのでしょうか?

 4つ目の方向である時間は、存在していても
その方向に、人間が自由には移動する方法は
現在ありません。時間方向を自由に動ける機械と
いうのは、タイムマシーンのことなんですが。

 日常生活を考えてみたとき、縦、横といった
方向は割りと自由に動けます。1時間ちょっと
歩けば4kmくらい楽に移動できますが、
道路の真中で、ここから高さ方向に
4km移動しろと言われたら、人力だけでは
まず無理でしょう。
 飛行機やロケットといった道具が必要と
なります。
 時間方向というのは、このように存在していても
現在のところ自由に移動できない方向なんです。

 例えば、人間がエレベーターの床のような
平面的な世界に生きているとしましょう。

 この場合、高さ方向を時間と考えて下さい。

 エレベーターは勝手に下降しているんです。
この状態が、人間の運動と関係なく、時間が
経過していく仕組みです。

 人間もほんの少し、ジャンプして高さ
方向の移動に変化をつけることができます。

 同様に時間もほんの少しなら変化をつける
ことができます。

 エレベーターの中で、ジャンプすると
ほんの少し下降を遅らせることができる
ように、時間もほんの少し遅らせることは
できるんです。




 

>そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?

4次元であると考えると都合がいいというのが
現段階の結論です。

 100年ほど前、スイスのチューリッヒ工科大学
のミンコフスキー教授が物理学的な4次元の理論というのを
考えました。物理的な計算をするのに、縦、横、高さ
方向以外にもう1つ方向があるとして計算すると
うまく計算できることがあるというもので、
彼の教え子の一人が、4次元時空の理論と
して有名な相対性理論を完成させた、アルバート・
アインシュタイン...続きを読む

Q真空から素粒子とかエネルギーって本当に出てるんですか?

真空の何もない空間から、素粒子や
エネルギーが出てくると聞いた事があるんですが、
具体的には、何が出てくるんでしょうか?
詳しく教えてください。

また、規則性や法則性を以って、それらは、
現れるんでしょうか?
それとも、不規則にランダムに出てくるんでしょうか?

何卒、アドバイスのほどお願いいたします。

Aベストアンサー

 皆様が回答されておられる通りなのですが、私なりに回答してみます(実は、回答をどう書くか考えているうちにたくさんの回答が寄せられていました ^^;)。

>真空の何もない空間から、素粒子やエネルギーが出てくると聞いた事があるんですが、

 多分、量子論の不確定性原理から導かれる、対生成のことでしょう。不確定性原理というのは、今の場合、位置を正確に確定すればするほど、その位置でのエネルギーの大きさが確定しなくなるということです。
 つまり、原子などよりずっと小さい領域を物理的に解析してみると、そこでは大きなエネルギーが現れる可能性があるということです。このエネルギーにより素粒子がつくられます。つくられる素粒子は、普通の物質と反物質の対になります(これが「対生成」と呼ばれるゆえん)。
 なお、このような対生成で普通の物質と反物質ができても、すぐさま普通の物質と反物質が反応して消えてしまいます(対消滅といいます)。
 この対生成・対消滅により何らかのエネルギーなどが観測できるはずなのですが、今のところ、実際の観測では量子論から理論的に予想されるものよりはるかに小さい値しか得られていません(観測値は実質0とのことです)。

>具体的には、何が出てくるんでしょうか?

 理論的には、何でもでてくる可能性があるのですが、エネルギーの小さいものほど対生成がおきやすいので、ほとんどの場合、光子ができます(つまり光です)。光子の反物質は光子で、同じものなのですが、これもすぐ対消滅します。
 余談になりますが、対生成しても、対消滅が起きない場合があるという仮説があります。ホーキング博士が提唱しているもので、ホーキング輻射と呼ばれています。
 これは、ブラックホールの事象の地平面近くで対生成が起こったとき、対でできた一方の素粒子がブラックホールの強大な重力に引かれてブラックホールに落下し、残ったほうが宇宙空間に飛び出してくるというものです。残念ながら、これが観測されたことはまだなく、仮説の域を出ていません。

 さらに真空について踏み込んでみます。
 普通、真空というと宇宙空間のように何もない(厳密には星間物質がありますが、密度が小さいので今は無視します)空間を指します。しかし、量子論で突っ込んで考えた結果、観測できない素粒子で埋め尽くされているという仮説が出ています。この観測できない素粒子はヒッグズ粒子と呼ばれています(他に、ディラックが提唱した真空は観測できない電子で埋め尽くされているという「ディラックの海」という仮説もありますが、今は割愛します)。
 そこで、そのヒッグズ粒子がない空間が作れたとすると、それこそ本当の真空ということになります。そういう本当の真空の空間があるとすると、ヒッグズ粒子で埋め尽くされた普通の真空空間との間にエネルギーの差があることになり、エネルギーが取り出せるという仮説があります。
 ただ仮に仮説が正しいとしても、本当の真空を作るには膨大なエネルギーが必要とされており、現実にはできません。また、その真空から取り出せるエネルギーがどれくらいの量なのかについても諸説があって、未だに定まっていません。

 宇宙は現在膨張していることは観測事実として確定していますが、膨張の仕方については諸説あります。標準的な理論では、膨張の仕方は時間が経過すると、重力のせいで遅くなっていくとされています。しかし、宇宙の膨張の仕方が時間の経過とともに大きくなっていくと主張する物理学者も少なからずいます。
 つまり、宇宙が加速膨張しているということなのですが、もしそうだとすると、それが反重力のせいである可能性があります。つまり、反重力はあるのかも知れないということです。
 これらはまだまだ観測が不足で、盛んに議論はされているものの、確からしいところはわかっていません。

 皆様が回答されておられる通りなのですが、私なりに回答してみます(実は、回答をどう書くか考えているうちにたくさんの回答が寄せられていました ^^;)。

>真空の何もない空間から、素粒子やエネルギーが出てくると聞いた事があるんですが、

 多分、量子論の不確定性原理から導かれる、対生成のことでしょう。不確定性原理というのは、今の場合、位置を正確に確定すればするほど、その位置でのエネルギーの大きさが確定しなくなるということです。
 つまり、原子などよりずっと小さい領域を物理的に解...続きを読む

Q空間に存在する理由と 空間が存在する理由

天文学や物理などには素人です。

先日、テレビ番組で物質を細かくすると、紐状の物質になることが説明されていました。まだ詳しくは未解明とも付け加えられていました。

ところで、そのようなものが、この広い宇宙に存在するようになった背景は、何か自然科学的に追及されているのでしょうか。どこまで わかっているのでしょうか。

また、何次元の形であれ、空間自体が発生したのもわかりません。

Aベストアンサー

>NHK衛星放送で紹介された数夜連続のアメリカ番組です。
 
NHKの関連リンクが見つからないのですが、
もしかして「エレガントユニバース」
でしょうか?

http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/program.html

http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/B0000ZG0TA/qid%3D1114361624/250-0372176-4409807

これならだいぶ前に私も見ました。

>空間がただ存在するだけでもよさそうですが、物質や力の紐が存在するようになった きっかけが知りたいのです。


 詳細は不明というのが結論なんですが、
物質が空間を作り出している可能性と
いうが出てきたんです。空間だけで
存在するということはないということです。

エレガントユニバースでは出てきません
でしたが、電子の回転成分から空間が
生まれる可能性が、1960年にロジャー
ペンローズという学者によって示された
のですが、これをスーパーストリングスの
理論に応用したループ量子重力理論と
いうのがあって、プランク長という
長さ(0.0000・・・1m ゼロが35個
続きます)以下で、ヒモが空間を作り出して
いる可能性があるんです。
 ホストのマイケル・グリーンさんは、
このプランク長以下の世界で
カラビ・ヤウ多様体という空間
が存在しているという研究で有名な
人なんで、自論の説明だけして、
ループ量子重力理論というのは故意に
無視したものと思います。


 エレガントユニバースで、ホストの
マイケル・グリーンさんが電話ボックスから
別宇宙の宇宙人に電話をかけるふりをするシーン
があったと思いますが、スーパーストリングスの
理論を切欠けに、宇宙の外側が観測できる
可能性が出てきたんです。

 この理論面のパイオニア的存在が、
エレガントユニバースに出てきた
マリア・スピロプルさんという女性の
理論物理学者で、5年ほど前に
出した論文が話題になりました。

>あまり物質を細かく見ていっても、成功するのかどうか、

 今知られている物理法則が成り立たなくなる
大きさの限界というのが、プランクという学者に
よって理論的に予言されているんです。

 これをプランク長というのですが、事実
原子の大きさ以下の粒子の運動の計算などで、
今までの考え方にいろいろ限界が生じているんです。
ヒモの理論はこの長さ以下から定義するものなので、
この研究が進めば、全てが解明すされる可能性が
あるので注目を浴びているわけです。

>数式を黒板に書いた博士が、その数式を発見?した時の様子が紹介されていました。学会に発表しても相手にされず、失望して飲んだくれたそうです。
 
 これは事実と少し違います。エレガントユニバースでは
1968年にベネチアーノという学者が
強い力がオイラーのガンマ関数と関連たあることに
気付いて、1972年にススキッドと
いう学者がヒモのモデルを思いつき、論文を
出したが受理されなかったという説明になっていますが、
論文が受理されなかったのは、1970年に
日本人の南部陽一郎という学者が、ヒモのモデル
の論文を出していたからです。
 これは物理の世界では非常に有名な話なのですが、
1995年に、エドワード・ウィッテンという人が
出したM理論を切欠に、ヒモの理論が話題に
なり始めてから、南部博士の業績が故意に無視
されるようになったんです。

>何次元の形であれ、空間自体が発生したのもわかりません。

 ヒモの理論の研究は、ブラックホールの
考え方にも影響を与えています。

 ブラックホールの重力は非常に大きいので、一度
吸い込まれたら、光も出てこられないと
いうことで、ブラック(黒い)ホール(穴)
と呼ばれていたのですが、ここから
エネルギーと情報が放出される可能性が
予言されているんです。
 例えば、ブラックホールに1頭のゾウが
吸い込まれると、ゾウはこなごなになり、
そのエネルギーと、ゾウの形という情報が、
外に放出されるというのです。
 
 宇宙全体は、エネルギーと形という
情報を組み立てては、壊し、組み立てては
壊しということを続けているようですが、
表現を変えると、一定の法則で
情報を処理する仕組みと、動くメカニズムが
あるということで、ヒモを基礎とするこの
宇宙は、誰かが作った、あるいはどこかから
生まれた、★巨大生物である可能性があるんです。

参考URL:http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/program.html

>NHK衛星放送で紹介された数夜連続のアメリカ番組です。
 
NHKの関連リンクが見つからないのですが、
もしかして「エレガントユニバース」
でしょうか?

http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/program.html

http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/B0000ZG0TA/qid%3D1114361624/250-0372176-4409807

これならだいぶ前に私も見ました。

>空間がただ存在するだけでもよさそうですが、物質や力の紐が存在するようになった きっかけが知りたいのです。


 詳細は不明というのが結論...続きを読む

Qなぜ物質の存在で時空がゆがむのか?

「一般相対性理論では時空は物質の存在によって歪み、この歪みが重力の正体としている。」とwikiにあります。なぜ物質(質量?)で時空が歪み、それが重力になるのでしょうか?ここでいう歪みとはどんなものですか?わかりやすく教えて頂けると助かります!

Aベストアンサー

 物理の理論は、何を前提条件(原理)にして組み立てるかによって、「不変」のものと「可変」のものが決まります。

 特殊相対論では、「光は空間の2点間の最短距離を進む」「光の速度は座標系によらず一定(光速度不変)」を前提条件としています。

 さらに一般相対論では、「重力」と「加速度運動」は区別がつかない、という「等価原理」を前提条件にするので、下記のサイトの「等価原理」にあるように、光が重力で曲がることになります。
   ↓
http://www.netlaputa.ne.jp/~hijk/memo/relativity.html

 「光が曲がる」のは、「光は空間の2点間の最短距離を進む」という前提に反することになるので、前提を成立させるために「空間が曲がる」(光自身はこの曲がった空間の最短距離を進む)ということにしたわけです。
 あくまで理論上のことなので、実世界での経験上これを実感することは不可能でしょう。

 よく、2次元の平面を考え、重いものが乗るとその部分が下にさがって平面が歪む、ということで「空間の歪み」を説明する方もいますが、それは我々が「3次元」を知っているからで、本当に2次元だけの世界に生きていたら、平面の歪みは理解不能でしょう。同様に、3次元の世界でモノを見ている我々が、「3次元空間の歪み」と言われても、これは理解不可能だと思います。

 物理の理論は、何を前提条件(原理)にして組み立てるかによって、「不変」のものと「可変」のものが決まります。

 特殊相対論では、「光は空間の2点間の最短距離を進む」「光の速度は座標系によらず一定(光速度不変)」を前提条件としています。

 さらに一般相対論では、「重力」と「加速度運動」は区別がつかない、という「等価原理」を前提条件にするので、下記のサイトの「等価原理」にあるように、光が重力で曲がることになります。
   ↓
http://www.netlaputa.ne.jp/~hijk/memo/relativity.html
...続きを読む

Q宇宙空間に充満する物質は何なんでしょう?

宇宙空間にある物質が何か分からないので教えてください。
地球上では窒素と酸素が混ざった酸素があるように、
真空と言われる?宇宙空間に何が満ち溢れ膨張をしているのか、
また酸素の無い?宇宙空間で恒星(太陽)は何と融合してコロナを発するのか教えてください。
初歩すぎる事なのか、どの資料にも載っていないのでお願いします。

Aベストアンサー

 宇宙空間は真空ではありません。色々な物質で満ちています。その量が希薄で、「ほぼ真空と言って差し支えない」というだけです。主には水素で、この水素を使って宇宙船を飛ばそうという計画も机上にあるようです。

 宇宙が膨張しているのは、ビッグバン(もしくはインフレーション)のときの勢いだと言われています。宇宙に充満する物質が、宇宙を膨張させているのではありません(と考えられています)。

 太陽が炎を発しているのは、あれは自身の内部に蓄えた水素が核融合して熱を発しているので、酸素は必要ないのです。

Q宇宙の中心はどこ?

現在、宇宙はすごい速度で膨張しているといわれていますが、どこを基準にして膨張しているのでしょうか、ビッグバーンがおきたのは、現在の宇宙のどの
へんなのでしうか?
関連の本によると、風船が膨らむように、宇宙がふくらんでいて、とくに中心はないとかいてありましたが
風船が膨らむのは空気の取り入れ口を中心に膨らんでいるとおもうのですが。
過去に同じ投稿があったか検索しましたが、わからなかったので質問します。

Aベストアンサー

 よく風船が例に出ますよね。ただし、風船を立体として捉えるのではなく、風船の表面だけを見てください。

 たとえば、風船の表面の数カ所にマジックで印を付けます。風船をふくらませると、それぞれの印がお互いにほぼ均一に離れていって、特に中心というのはないはずです。
 あるいは、球の表面を考えてください。立体としての球の中心はありますが、面(2次元)の世界として、球の表面に中心はありますか? ありませんよね?

 宇宙のとらえ方はきわめて概念的・論理的なものです。そのまま形にすることはできないので、単純化して2次元(面の世界)のモデルとしてよく例えられるのが、風船の表面です。

Q「王」と「皇帝」の違い

 「王」と「皇帝」の違いについて、疑問をもちました。
 取り敢えず、国語辞典で調べてみたのですが、

王 → 国王
国王 → 国の君主
王国 → 王が治める国

皇帝 → 帝国の君主
帝国 → 皇帝が治める国

 というふうに、たらい回しにされてしまいました。
 歴史的に見ると、ヨーロッパにおける封建時代には「王」が多かったと思います。でも、ローマ帝国は「帝国」ですから、代々「皇帝」です。中国では、今までいくつもの国が生まれては消えていきましたが、殆ど「皇帝」だったと思います。
 いったいどうゆう基準で王と皇帝、王国と帝国は分けられるのでしょうか?

Aベストアンサー

参考URLがわかりやすい説明をしていると思います。

参考URL:http://blog.goo.ne.jp/yappi27/e/c56dbc94a16040b9a40093bb96cf099f

Qループ量子重力理論とは??

ループ量子重力理論について知りたいのですが、
私は数学科学に疎い一般人なので、
噛み砕いて分かりやすく教えてください。
お願いします。

Aベストアンサー

 ループ量子重力理論は、空間にはこれ以上
分割できない最小単位、最小の大きさが
あるという理論の1つです。
 
 こういった考えを「空間の量子化」とか
「離散的空間の理論」といって、ループ量子重力理論
以外にも空間の量子化を説明しようという理論があり、
約100年ほどの議論の歴史がありますが、
まだ完成したと言えるところまで行っている理論は
ありません。
 また同じような名前の理論として「量子重力理論」と
いうのもありますが、これはループ量子重力理論
とは少し考え方が違います。
 日本のノーベル賞物理学者、湯川博士も1930年代
ころからこの空間の量子化に取り組んでいて、
その集大成として、1960年代に「素領域理論」と
いうのを発表しました。これは、空間というのは
蜂の巣のように小さな空間が寄り集まったものと
いうモデルです。


 少し前提となる予備知識を説明します。

(回転ついて)
 物質は原子を基本にできているとされています。
原子は原子核とその周囲を運動する電子という
粒子でできているとされています。原子核は
陽子と中性子という粒子が寄り集まったもので、
陽子、中性子の数の違いが、酸素、鉄、銅・・・と
いった元素の種類の差となって人間には認識
されるものとされています。

 こういった粒子の世界では、粒子は種類ごとに
その回転数が決まっていて、プランク定数という
数を基本として、その回転数は飛び飛びの
値を取っていることが知られています。
 例えば、タイヤの回転を考えると、止まっている
こともあるし、ゆっくり動いていることも、早く
動いていることもありますが、粒子の世界では、
例えば電子という粒子は、プランク定数の1/2の
速度で常に回転していて、止まることも回転数が
変わることもありません。
(このこと自体に対する疑問も勿論あると思いますが)

(回転と方向の関係)
 机の上に置いた板の上に、ネジをねじ込むことを
考えてください。時計の回転方向にねじ込むと
ネジは締まって行きます。つまり下方向に動いて
行きます。この原理(右ネジの法則と言います)
を利用して、粒子の回転を
右とか左とか言わず、上向きスピン(回転)、
下向きスピン(回転)と言います。
 ★粒子のスピン(回転)から、方向というものが
 決められるわけです。

(上と下)
 日常生活では簡単に、上とか下とか言いますが、
宇宙空間で宇宙遊泳している宇宙飛行士には
通用しない概念です。
「下のほうを見てみろよ!」
「え?どこ? その方向なら僕の頭の上だよ」
といった感じになるでしょう。

 空間の方向とは何かと考えた場合、空間に絶対的な
基準があるわけではなく、物質のほうに基準がある
と考えたほうが一般論としては理にかなっている事が
分かると思います。
「僕の足の下のほう」
という表現なら、分かりますが宇宙空間で
誰にでも通じる下のほうという方向はないわけです。

 人間どうしなら、どこが足でどこが頭か
分かります。しかし、人間の手足を知らない
宇宙人が
「僕の足の下」
という情報を得ても、方向を特定できません。
 しかし、上で説明した右ネジの法則に従い
電子の下向きスピンの方向だと言えば、
物理、数学の法則、原理を理解していれば
宇宙人のでも説明がつくわけです。


 ★粒子のスピンの方向から、空間の方向を決められる。
 (定義できる)
  わけです。

 1950年代に、このスピンの原理を利用して、
複数の電子のスピンの方向から、空間の各点での方向を
定義するといった「スピンネットワーク」と
いう理論が、イギリスのロジャーペンローズと
いう学者によって発表されました。

 電子を含め、粒子というのは質量も運動量も
回転も、特定の単位を持っているので、この
スピンネットワークで定義される空間も一定の
大きさを持っているんです。
 つまりこれも「離散的空間の理論」の一種
なんです。


 ちょっと話が飛びますが・・・
(アインシュタインの相対性理論)
 アインシュタインの相対性理論によると、重力
というのは空間の歪みだとされています。
歪みに近づくと、空間の方向がある点から急に変わる。
 自転車で走っていて、平らな道から坂道に差し掛か
ると、自転車が加速します。これが手から離れた
ボールが加速しながら落下していく原理だと
相対性理論は言っているんです。

 自転車が下り坂に近づくと、斜め下向きに
傾斜が変わります。大げさな表現をすると大地という
2次元空間の方向に、下向きに歪みが生じている
と言えます。

 ★空間の方向の変化(ひずみ)を計算できると、
  重力の強さが計算できる。


(ループ量子重力理論)
 ループ量子重力理論にも、厳密には幾つか
考え方が違うモデルがあるようですが、
代表的なものが、このロジャーペンローズ
の「スピンネットワーク理論」を広く、物質と
重力の関係に応用したものなんです。

 具体的な方法としては物質を点で表し、
方向性を線で表して、その線に垂直な面を
単位として、点を囲むように配置し、一定の
体積を作ります。これが空間の最小単位(量子)
ということで、
方向を表す線をなぞって一周する(つまりループを
描くと)空間の方向の変化が分かります。これで
(量子化された)重力の大きさが分かるというもので、
★空間、重力、物質を一度に生み出し、表現
 できるとというのも、このループ量子重力理論
 の特徴です。

>時間と空間の概念が変わるかもしれないという記事を目にしました。

 空間と重力を表現する理論として、相対性理論が
があり、物質とエネルギーを表現する理論といして
量子力学というのがあるのですが、いずれの
理論も、No.2のご回答にあるプランク長、体積、
時間というレベル以下では通用しないことが
分かっているんです。
 相対性理論では、リーマン幾何学という幾何学が
通用する4次元空間(ミンコフスキー空間)で
重力を表現していますが、プランク体積以下の
空間ではこの4次元空間が崩壊して計算が
できません。
 量子力学でもプランク長以下のミクロの空間では、
不確定性原理という法則が働いて、粒子の位置を
計算で特定できないとしているんです。


No.2のお答えで
>ループ量子重力理論は一般相対論、量子論を統合しようとする理論です。

 とありますが、この2つの理論では計算できなかった
ことがループ量子重力理論では計算できる可能性が
あるわけです。

>この理論をどこで(HP? 本? 本のタイトル?)

 と聞きましたが、ループ量子重力理論は
 この点と線と面の図を見たほうが分かり
 やすいんですが、図の形が微妙に違う場合
 があるんで、どれを見ているか知りたかった
 わけです。

ループ量子重力理論のスピンネットワークからの
説明については、以下の本などに
あります。

1)(最新号)別冊サイエンス 
 「時空の起源に迫る宇宙論」
2)量子宇宙への3つの道
 リー・スモーリン 著

http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4794211562/qid=1120423825/sr=8-1/ref=sr_8_xs_ap_i1_xgl/249-4394699-5141160

3)世界が変わる現代物理学
 竹内 薫 著

http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4480061932/qid=1120424033/sr=1-1/ref=sr_1_10_1/249-4394699-5141160

参考URL:http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4794211562/qid=1120423825/sr=8-1/ref=sr_8_xs_ap_i1_xgl/249-4394699-5141160

 ループ量子重力理論は、空間にはこれ以上
分割できない最小単位、最小の大きさが
あるという理論の1つです。
 
 こういった考えを「空間の量子化」とか
「離散的空間の理論」といって、ループ量子重力理論
以外にも空間の量子化を説明しようという理論があり、
約100年ほどの議論の歴史がありますが、
まだ完成したと言えるところまで行っている理論は
ありません。
 また同じような名前の理論として「量子重力理論」と
いうのもありますが、これはループ量子重力理論
とは少し考え方が違い...続きを読む

Q宇宙が生まれる前は・・・?

今日学校で理科の先生が言ってたんですが、宇宙は約137億年前に生まれたらしいですね。

じゃあその137億年前より以前は何だったのでしょう?
何か宇宙とは別の空間が存在していたのでしょうか?

宇宙について考えれば考えるほど頭がおかしくなりそうです。わからないことだらけです。

僕の宇宙についての知識は殆ど無いに等しく、専門用語もわかりませんので、わかりやすく説明していただけませんか?
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんな考え方でいいと思います。

10秒前には何をしていた? 10分前にはどこにいた? 10日前は?…とずっとずっとさかのっていって、もうこれ以上は戻れない。そういうところが宇宙の始まりです。

ということは、これより前の時間というものはない、ということです。
「前の時間が無い」ということは「前はどうなっていたのか」という問いも考えられないということをしめています。したがって、今のところ「これより前」の話はすべて物語でしかありません。ドラゴンクエストと同じ虚構の世界になります。お話としては面白いのですが、科学として語る価値はありません。

また、今も昔も宇宙はふくらみ続けています。このことは、映画の巻き戻しのように、逆に時間をさかのぼっていけば、どんどん縮んでいくことになります。こうやってさかのぼれば、さきほどの時間の行き止まりと同じところにたどりつきます。このことは観測により、どこか一点に集まることがわかっています。他の(自信ありの)回答者の方がおっしゃっているように、宇宙があちこちに集まることは考えられません。

それでは、始まりはどんなものだったのでしょうか?

簡単にキーワードを並べて書きますので(というか私自信理解できてはいません、また理解している人も少ないでしょう)、興味をもたれたら、いろいろご自信で調べてくださいませ。

今、もっともらしいといわれている説は、東大の佐藤勝彦氏とMITのアラン・グレースという人が別個に発表した「インフレーション理論」による「宇宙の始まり」の説明です。1980年代の発表です。

最初は無です。空間もありません。振動だけがある状態だと佐藤氏は言っています。この振動から「トンネル効果」によって宇宙が現れました。大きさは10の-33乗cm=1cmの1兆分の1の1兆分の1の100億分の1(量子力学でプランクの大きさといわれるもの)です。これがモノの最小です。これと同じように、最小時間である10の-44乗秒後に「相転移」というものがおこります。

相転移とは水が水蒸気に変わるようなことをいいます。水が水蒸気に変わるときにエネルギーが発生するように、物質に相転移がおこるときにはエネルギーの出し入れも発生します。このときのエネルギーが今の全宇宙のエネルギーのもとです。これは、ちょうど高いところにあるボールが地面にあるボールより大きなエネルギーを持っていることと同じです。そして、高いボールが落ち始めると落下のエネルギーに変わっていき、やがて地面のボールと同じように冷たいボールになります。この落ちていくときのエネルギーが他のエネルギーに変わっていきます。これが、光の元気のよさや地球が回っていたり、人間が走ったりしているときのエネルギーの正体なのです。
このとき「重力」も生まれました。ここ(相転移)が三次元の空間と一次元の時間の始まりになります。宇宙の誕生です。ビッグバンはこの後(10の-32乗秒後)です。ビッグバンは真空のエネルギーから熱エネルギーへの落下です。

ここで、もう一度逆に時間をさかのぼってみましょう。
ビグッバン←相転移←宇宙の出現と戻り、その前-やはり無ですね。そこまでです。

こんな考え方でいいと思います。

10秒前には何をしていた? 10分前にはどこにいた? 10日前は?…とずっとずっとさかのっていって、もうこれ以上は戻れない。そういうところが宇宙の始まりです。

ということは、これより前の時間というものはない、ということです。
「前の時間が無い」ということは「前はどうなっていたのか」という問いも考えられないということをしめています。したがって、今のところ「これより前」の話はすべて物語でしかありません。ドラゴンクエストと同じ虚構の世界になります。お...続きを読む


人気Q&Aランキング