宇宙は膨張している、というのは観測結果から事実と認められています。
ならば、宇宙はどこを膨張しているのでしょうか?それとも、何かを押しのけているでもなく、「無」であることを「有」であることに変えているのでしょうか?
また、そんなことを研究する分野を教えてください。

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A 回答 (3件)

物理学をはじめとする科学は観測事実に基づいて研究を進めてゆくので、人類の観測の手の及ばない、宇宙の外側については物理学の範囲を超えています。

多分、哲学になるかと思います。
もちろん、もし、光速を超えるタキオンの発見!などをして今考えられている宇宙の外側まで観測できれば物理学の対象になるでしょうが、そのときはその新しい手段の届く範囲が新しい「宇宙」なのでやっぱりその外側が何か?という疑問は残ります…
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これは例え話ですから、それを前提に聞いてくださいね。


今、水を張ったパレットの上に墨を落とすとします。
一瞬にしてパッと広がりますね。
宇宙の広がりとはこれの3次元版ではないでしょうか。
どこかに中心があって、均等に広がっているのです。
ですから、この地球からどこを見てもみんなが均等に遠ざかっていると認識できるのです。
感覚的にはなりますが、広がっている最先端では、”「無」であることを「有」であることに変えている”と言えるでしょう。
ただ、その場合も私は時間の観念が無かった所に時間の観念が生まれるのだと解釈しています。
(何も存在しないところに時間があるはずはありませんから。)
ただしこの考え方にはある一つの宇宙の系を考えた場合と言う条件を付けます。
観測できる部分は物理学や天文学、観測できない部分は、哲学の分野でしょうね。
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宇宙の外側は「無」であるというのが一般的なんじゃないでしょうか(ちょっと自信なし)。


どのような分野で研究しているか正確には知りませんが、下記のURLの著者ホーキングさんは理論物理学者です。昔この本を読んだことがありますが、面白い本でしたよ(多少の物理の知識は必要ですが)。

参考URL:http://www.hayakawa-online.co.jp/cd2001/bndate.a …
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Q宇宙の加速膨張ってホント?

 
宇宙の加速膨張について、幼稚な疑問に答えてください。

 遠い星ほど過去の状態(ビッグバンに近い状態)が見えるのだから、宇宙の膨張速度が速く観測されるのは当たり前のような気がするのですが?
 
 過去の理論の「宇宙膨張が遅くなっている(収束している)」ため、近い星ほど膨張速度が遅くなるのでなないでしょうか?
 
 (もちろん、膨張速度が一定と仮定した場合、一定距離「a」で「1」の速度で膨張していれば、axの距離では、膨張速度が和算され速くなることも考慮しています)

Aベストアンサー

>遠い星ほど過去の状態(ビッグバンに近い状態)が見えるのだから、宇宙の膨張速度が速く観測されるのは当たり前のような気がするのですが?

そのとおりです。

>過去の理論の「宇宙膨張が遅くなっている(収束している)」ため、近い星ほど膨張速度が遅くなるのでなないでしょうか?

そう思われていました。
非常に遠い星の距離が正確に測定できなかったので、本当に膨張速度が鈍っているのかわかりませんでした。
ところが、Ia型超新星というタイプの星は、超新星爆発の契機となる限界質量が決まっています。
スペクトルでこのタイプであることが確認できれば、絶対等級が一定であるため明るさを測定することで距離の測定が可能になりました。
そして、波長の伸びによって空間の膨張を知ることができます。
これを手がかりに遠い星の距離を測り、遠い宇宙空間と近い宇宙空間の膨張率を測ることで時代別の膨張率の差がわかりました。
しかし、なんと予想されたものとは逆に、遠い宇宙(昔の)膨張率より近い宇宙(新しい)膨張率の方が大きかったのです。
約70億年前、宇宙の膨張は加速に転じたことがわかりました。

http://www.youtube.com/watch?v=9jx56A6qtJA&feature=related

>遠い星ほど過去の状態(ビッグバンに近い状態)が見えるのだから、宇宙の膨張速度が速く観測されるのは当たり前のような気がするのですが?

そのとおりです。

>過去の理論の「宇宙膨張が遅くなっている(収束している)」ため、近い星ほど膨張速度が遅くなるのでなないでしょうか?

そう思われていました。
非常に遠い星の距離が正確に測定できなかったので、本当に膨張速度が鈍っているのかわかりませんでした。
ところが、Ia型超新星というタイプの星は、超新星爆発の契機となる限界質量が決まっています...続きを読む

Q宇宙は加速膨張しているのでは?

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%B9%B3%E5%9D%A6%E6%80%A7%E5%95%8F%E9%A1%8C
には、
「膨張宇宙では、宇宙内部に含まれる物質やエネルギーによって作られる重力場によって宇宙膨張が減速を受ける傾向にある。」
とあります。
観測によれば、現在の宇宙は加速膨張していると認識していますが、
重力場によって宇宙膨張が減速を受ける「傾向」にあるだけで、
他の要因によって加速膨張しているということなのでしょうか?
また、現在加速膨張していても、将来ビッグクランチに向かうということは、現在の宇宙論上で考えられているのことなのでしょうか?
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

一般相対性理論では密度パラメータΩが1の値を取れば平坦だとされており、2005年の観測結果では1に非常に近いとされている、それに反するかのように加速膨張を裏付ける観測結果が出てきた、という話ですよね?

E=mc^2よりエネルギーの存在は質量と等価です、が、そのエネルギーの形態が《ダークエネルギー》とよばれるモノだった場合には「さらに空間に斥力をもたらせることが出来る」という特徴がゴザイマス・・、すなわち「通常の物質が数%とダークマターが25%、残りの70%はダークエネルギーである」と仮定すれば「宇宙はΩ=1である上に膨張が加速する」という際だった特徴を持つように変わるのですよ!

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%80%E3%83%BC%E3%82%AF%E3%82%A8%E3%83%8D%E3%83%AB%E3%82%AE%E3%83%BC

Q宇宙膨張におけるスケール因子と温度の関係の導出

温度がスケール因子に反比例する、という関係性をプランクの式を用いて導出する方法についての質問です。
下記のURLのページの下の方に載っている導出には「光子数が宇宙膨張で変化しないとすると」という仮定が含まれています。他の文献でも類似した導出方法を見かけたのですが、いずれも「光子数が宇宙膨張においては一定」という仮定の下で議論されていました。
光子の粒子数は光子自身が生成や消滅をするために一定ではないと自負しています。なぜ上記の仮定で議論を進めてよいのでしょうか。
どなたか回答お願いします。

http://www.aa.alpha-net.ne.jp/t2366/CMBの発見-温度3Kってなんだ.htm

Aベストアンサー

宇宙の晴れ上がり以降、光子はほとんど自由に飛んでますから、
光子の生成・消滅の効果はほとんど考えなくてよいのではないかと。

ただし、完全に自由というわけではなく、
スニヤエフ・ゼルドビッチ効果
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B9%E3%83%8B%E3%83%A4%E3%82%A8%E3%83%95%E3%83%BB%E3%82%BC%E3%83%AB%E3%83%89%E3%83%93%E3%83%83%E3%83%81%E5%8A%B9%E6%9E%9C
というのはあります。
これは、中身は逆コンプトン効果なので、
反応の前後で光子数は変わらないんじゃないかな(たぶん)

だいたい光子が生成消滅するようなエネルギーはMeVオーダーで、
晴れ上がり当時の宇宙の温度は3000Kぐらいですから、
やはりCMB以降光子数は変わらないでしょう。

Q現代宇宙論の基礎となっている観測事実とは?

漠然とした内容で申し訳ないのですが、宇宙の構造スケールについて調べている中で疑問に思ったことがありました。
現代宇宙論を構築して来た中で、様々な観測データがその裏付けになっている事わ言うまでもないことなのですが、では、その基礎となっている観測上の事実とは何なのでしょうか?
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

有名なところではハッブルの法則、つまり遠方の銀河からの
(1)光の赤方偏移。
赤方偏移=光のドップラー効果=我々の位置から見て遠方の銀河ほど高速で遠ざかっていく=昔は一箇所に集まっていた=ビッグバンが有った。

そしてそれを裏付ける観測事実
(2)宇宙背景放射の観測
つまり宇宙のあらゆる方向から特定波長のマイクロ波が来ている事
これはビッグバンの時の光が、我々が高速で遠ざかっている事で波長が引き伸ばされマイクロ波になった、と云う事です。

と言う部分から現代の宇宙論が構築されています。

しかし仮に『赤方偏移』がドップラー効果以外でも起き得る事が確認されれば、そして宇宙背景放射が別の理論で説明できればとても面白い事になりますね。

宇宙論が根底から覆される事も有るかも知れないと言う事です。

Q人間の観測が宇宙の未来を決定している?

物理法則とは宇宙が生まれたとき、あるいはそれ以前から決まっていた事なのでしょうか?
それとも、人間がその物理法則を発見(観測)したときに、それまでいくつもの物理法則がもやのように存在していたのが収束して、一つの法則しか存在しなくなったのでしょうか?

Aベストアンサー

ANo.7です。

> チコ・ブラーエの観測について。
> それ以前の最も始めに天体を認識した存在によって、天体の存在が観測され、占星術師によって、動き方が観測され、そのあとチコ・ブラーエが観測したときには、すでに収束は終わっていたと仮定します。

まず第一に、その仮説を物理学として主張するのであれば、何らかの観測事実に基いていなければなりません。もし根拠とする観測事実や、将来に検証する手段を考えることが不可能なのであれば、その主張は物理学の範囲外でなされたものということになります。

そして、法則というものの言葉の解釈の問題になりますが、現代の科学で言う法則は、それ自体は(その適用範囲内では)いつでもどこでも成立つものでなければなりません。

もし法則自体が変化するのであれば、その変化に関する法則を求めようという話になり、それが求められた暁には、そこまで含めた全体が、実は法則と呼ぶべきものだったということなるわけです。

つまり「法則」というものの定義に普遍性ということが含まれているのです。当然どんな法則にも適用範囲があり完全な法則は存在しませんが、その適用範囲内では普遍的でなければなりません。ある法則が普遍的でないという主張をしたとすれば、それはその法則がそもそも不完全だという主張と同義になります。

そして確かに、そのような「法則」という言葉の定義にあてはめたときに、ケプラーの法則や、ニュートンの法則が、真に普遍的な「法則」であるということを、厳密に証明できる人はいません。例えば、観測データがそろう以前も含め過去のすべての時点でそれが成立っていたことや、極端には明日急にそれらの法則が成立たなくなることが起きないなどのことを、数学のように厳密に証明することは不可能です。それは物理法則が根拠とする観測データは常に有限であり、そこから無限の情報を含む普遍的なものを求めようとした結果が「法則」だからです。

しかしながら、それらの「法則」は、現時点で観測されたあらゆる現象に基いて考察した結果、ある適用範囲の中では普遍的であろうと、多くの人が信じ、その人々によって「法則」と認められているわけです。実際、その適用範囲・精度の範囲内では、過去にさかのぼるとそれらの法則が成立たなくなりそうだとか、未来のある時点で成立たなくなりそうだということを示す観測事実は存在しません。

要点は、物理学は観測事実に基いて議論を進めなければならず、「法則」は観測事実から帰納法的に導かれたものか、もしくは数多くの観測事実により検証されたものでなければならないということです。そして観測事実が有限である以上、どんな法則も厳密に証明することはできませんが、数多くの観測事実に照らし合わせて普遍的に成立つであろうと考えた多くの人々によって「法則」と呼ばれているわけです。

逆に言えば、物理学で出来ることは、より数多くの観測事実と比較して、より正しそうなものを見つけるところまでであり、どんなに多くの観測事実をもってしても納得しない人々や、観測や立証のしようがないことを主張している人々を説得することは、物理学の範囲内では原理的にできないのです。

そのかわり、そのような主張の中には物理法則の成立不成立に関するものは含まれることができません。もしそのような主張が含まれるとすれば、それは物理学の土俵の上の話とみなされ、観測事実による裏づけや検証可能性を示すことを要求されることになります。


> ケプラーの法則は発明でないと言い切れるでしょうか?
> 別の説明の仕方が採択されれば、そこから異なる物理法則の宇宙が始まっていたと考えることは、否定できるでしょうか?

これについては、間違いなく言い切れますし、否定できます。ANo.7にも書いたように、ケプラーの法則というものがケプラーの頭の中でまとまり、公表された時点よりも、ずっと以前から明確で詳細な観測データがあったからです。しかも法則の発見者が知らなかったデータが後から見つかるのもありがちな話です。

もしご主張のように、チコ・ブラーエの観測終了時が、「収束が終わった時点である」という文脈で言うならば、法則の発見が実は「発明」だったということではなく、チコ・ブラーエの観測データが「発明」だったということになります。そして、チコ・ブラーエはケプラーの法則を暗に予見しつつ、極めて大量の観測データを何年にもわたって「発明」し続けたことになってしまいます。しかも最初の一つ目のデータからです。その話をチコ・ブラーエが聞いたらさぞかし憤慨することでしょうが(笑)、そうでなくても私にはそのような考えは極めて不自然に見えますし、そのように考える根拠も見当たりません。

またANo.7の繰り返しになりますが、法則の発見は、ごく少数の人間によってなされたものであり、天体の運行が、その時点で急に変化するなどということや、その発見が多くの人に広まるに従って天体の運行の様子が次第に変わっていくなどということは現実にはなかった(あれば歴史書にそう書かれるでしょう)ことも、「法則の収束」という考え方を否定していると思います。

例えば、「物の色」でさえ、基礎的な物理法則に関係しています。実は物の色というものは、量子力学はもちろん、電磁気学や相対性理論にも関係しています。新しい物理法則が発見されるたびに、世界中の物の色が変わって見えるでしょうか。そんなことは見たことも聞いたこともないですし、有り得ると考える根拠もありません。ご主張の仮説が正しければ、物の色に限らず、大きさや硬さや物質としての安定性も含む、ありとあらゆるものが極端に変化していくことになってしまいます。

ANo.7です。

> チコ・ブラーエの観測について。
> それ以前の最も始めに天体を認識した存在によって、天体の存在が観測され、占星術師によって、動き方が観測され、そのあとチコ・ブラーエが観測したときには、すでに収束は終わっていたと仮定します。

まず第一に、その仮説を物理学として主張するのであれば、何らかの観測事実に基いていなければなりません。もし根拠とする観測事実や、将来に検証する手段を考えることが不可能なのであれば、その主張は物理学の範囲外でなされたものということになります...続きを読む


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