宇宙年齢の算出方法と時間の概念

「2003年2月11日、NASAは宇宙の年齢を137億歳と算出した」という記事を見つけて、少し疑問に思いました。

宇宙が変化してきた過程をさかのぼれば、当然宇宙の状態も大きく異なり、物質密度や重力も変化しています。それなのに、初期宇宙における一秒と現在の宇宙における一秒を同等に扱うことができるのでしょうか？
アインシュタインが看破したように、時間には絶対的な基準など存在しないのではないのですか？

最新の宇宙論は、ビッグ・バン直後の宇宙において何が生じたかを何千何万分の一秒単位で記述しているようですが、それも同様に、何を絶対的な基準として時間を算出しているのでしょうか。

No.3 ベストアンサー 回答者： noname#110287 回答日時： 2003/05/13 20:09

宇宙年齢は、現在の宇宙に存在する「物質」や「宇宙定数」の割合(物質:宇宙定数=0.23:0.73)と宇宙の曲率(K=0)を観測で測定することで求めることができます。

NASA(WMAP)は、これらの観測量をかなりの精度で測ったわけです。あとは理論側で作られた式に代入するだけです。

では、その理論とは何か?

空間の一様等方性を仮定したアインシュタイン方程式をフリードマン方程式といいますが、現在の宇宙論はこれに基づいており、そこでは時間と空間とを分離して扱っています。ここで現れる「時間」とは、古典力学で扱う際の時間と同じようなものです。何故かというと、現在の我々の宇宙はとても大きなスケール(例えば銀河団を質点として見なす程のスケール)で見れば、古典力学(非相対論的)として扱えるからです。

>何を絶対的な基準として時間を算出しているのでしょうか?

プランクスケールです。

この回答への補足

プランク長もまた相対的なものではないだろうか、というのが１つ疑問として残りますが、
相対性理論や、光速度不変の法則が過去においても通用するのであれば、時間を認識する観察者もまた時空に依存するために、時代を問わず『一秒』を同等に扱っても差し支えないのだろうか、とも思いました。
それと、ビッグバン直後の時間表記に関しては、佐藤勝彦(著)『宇宙はわれわれの宇宙だけではなかった』にあったのですが、素粒子の「４つの力」はもともとは1つだったと想定されている、とか、かなり物理条件が異なる空間を想定しているにもかかわらず、
「力の統一理論によると、ただ1つの力から重力が枝分かれしたのは、宇宙が始まって10のマイナス44乗秒後の時です。」（引用）
という風に、ここまで厳密に我々の時間単位を適用して言えてしまうのが、やはり奇妙な感じがします。

補足日時：2003/05/18 01:01

No.4 回答者： mmky 回答日時： 2003/05/17 10:37

参考程度に

確かに質問者のGfactoryさんのご指摘の通り、時間という概念（日、月、年を含む。）は相対的ですね。具体的にいえば、地球の一年と水星、金星、火星や木星の１年とは違うものですね。太陽系でもこれほどに違いがあるのですから他の銀河ではもっとある可能性が高いですね。NASAのいう宇宙の年齢（現時点での予想）は地球年を単位にしていますね。地球の年齢は地球時間で約45億歳は足元ですからほぼ確かですね。太陽の年齢はといえば正確には？ですね。近寄れませんものね。たとえば、金星年を単位とすると宇宙の年齢は何倍も大きいですね。ということで、いろいろな議論はありますが、宇宙の年齢のほんとのところはといえばちょっとという感じですね。NASAはそういっている程度でいいんじゃないでしょうか。それから地球時間については皆さんの回答の通りです。
そういう考えもありますね。

No.2 回答者： noname#108554 回答日時： 2003/05/13 01:35

非常にいい質問です。

最先端の話題です。
とりあえず参考文献：
物理の種明かしシリーズ
藤井保憲著「重力とスカラー場」
薄い本ですが、中身は濃くて一般相対論と場の量子論の基礎は
修めてないとまず読めないでしょう。

とは言うものの、とりあえずこの質問に関係ある話題が、
P.99あたりの「共形系の選び方」という章に出ています。

・・・ミクロな振動数(時間を測る基準となる。原子時計など。引用者注)の基準となるエネルギー差は、本質的に
(微細構造定数)^m×何かの素粒子質量の組み合わせ
によって与えられていることに注目しよう。・・・(中略)・・・また、宇宙の時間も実はミクロな時計ではかられていることも認識しておこう。・・・

以上のことを踏まえ、微細構造定数が時間に
依存しているかもしれないという最近の研究を踏まえれば、
今の1秒と昔の1秒は別かもしれません。

ちなみにNASAの発表は、今の1秒で測っての話です。

No.1 回答者： sunspot_number 回答日時： 2003/05/12 23:26

国際単位系(SI)はご存知でしょうか？

「理科年表」によりますと、1960年の国際度量衡総会で採択されたそうです。

海上保安庁「天体位置表」によりますと、天文学の世界でもIAU(国際天文学連合)の第16回総会(1976年)の勧告決議で長さ・質量・時間の単位としてSIを採用することが決定されています。

ですからNASAももちろんこれにのっとった時間の単位を用いています。

つまり137億年というのは、「現在採用されている時間の単位で」という意味に取るのが自然でしょう。
137億年という風に示された数値の有効桁数は3桁弱でしょうから、一年を太陽年(=約365.2422日)、もしくはユリウス年(=365.25日)のどちらでもこの場合差はありませんが、天体暦の計算じゃないので普通は太陽年として考えるのが自然だと思います。

時間は観測者の場所によって変わりますよね。
宇宙論でのビッグ・バン後の時刻については私も存じません。他の方の回答を望みます。