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宇宙は加速度膨張していると言うことですが、これはどういった意味なのでしょうか...

aul********さん

2013/8/2016:46:31

宇宙は加速度膨張していると言うことですが、これはどういった意味なのでしょうか?

宇宙の果てがありそれがどんどん広がっている?と言うことなのですか。

また宇宙の大きさがどの様なものなのか知りませんが、もし宇宙誕生から170億年(数字はうろ覚えですが)だとすると、相対論により光速度より速い情報はないので、170億光年の距離より向こう側は観測できないことになるかと思うのですが、宇宙のその加速度膨張が観測される範囲は、この170億光年より内側の範囲であって宇宙の大きさは170億光年の距離以内ってことなのですか?

等速度ではなく加速度膨張ということですが、この加速度による力(Newton力学で言うところの見かけの力)はどこに発生しているのでしょうか?

また「宇宙は平坦である」と言いますがこれはどういう意味なのでしょうか?

わかる方、教えて下さい。

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one********さん

2013/8/2109:06:25

>宇宙は加速度膨張していると言うことですが、これはどういった意味なのでしょうか?

ハッブルによって天体は距離に比例した速度で後退していることが観測されており、この事実から宇宙は膨張しているとされます。

膨張する速さがどんどん大きくなる状態を加速膨張といい、宇宙は歴史上、開闢期に爆発的に加速膨張(インフレーション)し、その後減速膨張を経てから、現在より少し過去の時点で加速膨張に転じ、今でも加速膨張しています。

宇宙の加速・減速はフリードマンの宇宙模型(宇宙の標準模型)によれば、輻射(ラディエイション)、物質(マター)が優勢の時代は減速膨張宇宙であり、宇宙項(ダークエネルギーや量子力学的零点振動と思われている)が優勢になると加速膨張することが知られています。

インフレーション時代は真空の相転移によって膨大なエネルギーが解放されたために宇宙項に相当する膨張パラメータが底上げされて急速に加速膨張した後、輻射→物質優勢時代に減速しつつ、ここ50億年程は宇宙項優勢時代に入り、再びの加速時代を迎えている、という状況と考えられています。

参考:http://www.aa.alpha-net.ne.jp/t2366/%E5%AE%87%E5%AE%99%E3%81%AE%E8%...


>宇宙の果てがありそれがどんどん広がっている?と言うことなのですか。

宇宙に果てはありません。時空の一点一点が風船のように膨らむのです。「広がる」ではなく「膨らむ」なのです。

>また宇宙の大きさがどの様なものなのか知りませんが、もし宇宙誕生から170億年(数字はうろ覚えですが)だとすると、相対論により光速度より速い情報はないので、170億光年の距離より向こう側は観測できないことになるかと思うのですが、宇宙のその加速度膨張が観測される範囲は、この170億光年より内側の範囲であって宇宙の大きさは170億光年の距離以内ってことなのですか?

fried_turnipさんのおっしゃる通りです。我々が知りうるのは宇宙の晴れ上がり(138億年前)の宇宙で、現在までに光が到達しうる距離にある宇宙のことだけです。因みにこの方のおっしゃる450億光年という数値は、共動距離にして、という数字で、膨張を予め考慮して計算している距離なので、今後膨張しても変わらないので便利ですが、直観的にはちょっと分かりにくい数字なので、”宇宙の端”(因果でつながっている、という意味での宇宙の果て)は今のものさしで138億年という理解でいいでしょう。

>等速度ではなく加速度膨張ということですが、この加速度による力(Newton力学で言うところの見かけの力)はどこに発生しているのでしょうか?

方程式の上では宇宙項の影響とまでは言えます。しかし宇宙項の所以ははっきりしていないのでわからない、というのが答えですね。ダークエネルギーやら量子力学的零点振動やら、説はありますが。

>また「宇宙は平坦である」と言いますがこれはどういう意味なのでしょうか?

曲率が0であるということです。
我々の宇宙が空間的に定曲率であるとすると、ありうるのは放物面のような宇宙、平坦な宇宙、球状の宇宙に限られるのですが、この内どうやら観測的には、宇宙は平坦であるとされます。

つまり3次元的に真っ平らで、曲がってない。ところどころブラックホールや巨大質量天体で歪んでいても、全体的には真っ平らであるということらしいです。

つまり宇宙は真っ平らな平板がぷくーっと膨らんでいて、その速さが生まれてすぐ急速になり、少し衰え、最近になってまた速くなりだしている、という感じです。

もし曲率が正なら、放物面が時間に連れてぷくーっと大きくなるイメージで、負ならそれこそ風船が大きくなっていくイメージになりますね。

質問した人からのコメント

2013/8/22 18:02:12

多数の解答ありがとうございます。色々と理解できました。特にonetarou2010さんの解答が詳しくてイメージが良くつかめましたのでBAとさせていただきました。ちなみに「時空の各点が広がるではなく膨らむ」の表現はかなり分かりやすかったです。的確な解答ありがとうございます。

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wha********さん

2013/8/2018:47:15

>宇宙の大きさは170億光年の距離以内ってことなのですか?
宇宙に果てがなくても、あっても、中にある銀河系を観測すればいいのでないの?

>等速度ではなく加速度膨張ということですが
宇宙の全エネルギーがそうさせているのでしょう。

>また「宇宙は平坦である」と言いますがこれはどういう
一様だと云われていて、平坦はちょっと違わない?

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fri********さん

2013/8/2017:50:18

>宇宙は加速度膨張していると言うことですが、
>これはどういった意味なのでしょうか?
宇宙が加速膨張しているというのは、各天体までの距離と後退速度の
観測結果によります。これによりダークエネルギーが非常に多いことが
予測されますが、ダークエネルギーの正体は現在のところ不明です。

>宇宙の果てがありそれがどんどん広がっている?と言うことなのですか。
『宇宙の果て』が見える範囲の限界という意味ならば、
宇宙が膨張すれば宇宙の果ても遠ざかります。
『宇宙の果て』が宇宙の端という意味で使っているなら、
宇宙には端がある訳ではなく、それが広がっている訳でもありません。

>宇宙のその加速度膨張が観測される範囲は、
>この170億光年より内側の範囲であって
>宇宙の大きさは170億光年の距離以内ってことなのですか?
数値は約138億年であり観測されるのは138億光年の範囲です。
しかし観測されるのは過去の情報であり現在の距離ではありません。
現在は約450億光年とされています。

>この加速度による力はどこに発生しているのでしょうか?
ダークエネルギーによるとされていますが正体は不明です。

>また「宇宙は平坦である」と言いますがこれはどういう意味なのでしょうか?
膨張を続ける(開いた宇宙)か、膨張から収縮に転じる(閉じた宇宙)か、
膨張が止まり永遠に一定の大きさを保ち続ける(平坦な宇宙)か、
を決定付けるパラメータが、ちょうど1の時だけ平坦な宇宙になりますが、
観測結果は1に非常に近い結果になっています。

なお観測結果を除き、これらはいずれも仮説の域を脱していません。

mpc********さん

編集あり2013/8/2017:15:13

相対性理論のアインシュタイン方程式の解(フリードマン)から出てきたもの。
すべてこの意味でのはなしであり、このことを理解しないといけないのです。
この場合宇宙ということばがなにを意味しているのかです。

http://space.shinesbrightly.com/space_me/expand.html
http://esa.c.u-tokyo.ac.jp/~shibata/kougi3.pdf#search='%E8%86%A8%E5...

これはおもしろいですよ(^^是非じっくり見てください。
http://www.youtube.com/watch?v=1CQvS2peZls

相対性理論のアインシュタイン方程式の解(フリードマン)から出てきたもの。...

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