宇宙の膨張において、インフレーション期でもビックバン、現在でも、斥力が働いて膨張が進んだとよく説明されています。この斥力について質問です。

天文、宇宙331閲覧

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naxさん 詳細有難うございます。 >膨張し続けるか反転収縮するかは、一重に最初のビッグバンの威力の大小に依存しています。 dragonflyさんのコメントにもありましたが、ビッグバンでは最初に物質間に斥力が一度だけ働く・・これは過冷却からの潜熱の急激な放散により物質の運動エネルギーが増し、非常に濃密な状態であることから高エネルギー下の玉突きにより強度の反発を受けて物質間が高速で離れていくというふうに理解していました(言わば液体論にもあるような剛体球モデルでの近接粒子間の反発)。この初期に与えられた運動エネルギーは重力により減衰し物質は互いに落下するはずが、さらに物質間距離が延びるのはダークエネギーが圧力のように働いて宇宙空間を広げているからであるというふうに理解しました。 最初に自分が想像していたことに近いものですが、誤解しているところがあればご指摘願います。

ThanksImg質問者からのお礼コメント

懇切で解り易い回答、有難うございました。 頭の中のもやもやとした疑問が「晴れ渡り」ました。

お礼日時:2023/12/2 17:38

その他の回答(2件)

宇宙の膨張には、基本的なビッグバンによる膨張と、最近明らかになった加速的な膨張(インフレーションを含む)の2つの原因があるので、別個に考える必要があります。 1.基本的なビッグバン 基本的なビッグバンにおいては、斥力はビッグバンの初期に1回働いただけであり、その後は現在に至るまで斥力は働いていません。初期に働いた斥力の勢いだけで膨張を続けているということです。そのため、基本的なビッグバンにおいては、必ず減速膨張になります。 2.加速膨張 20世紀の終盤に宇宙が加速膨張していることが発見されたので、基本的なビッグバンの他に何らかの力が働いていることが明らかとなりました。これはダークエネルギーによる力です。ダークエネルギーによる力は、一般相対性理論によって始めて導入された力なので、我々が普段目にする力とは根本的に原理が異なります。なので、いままでの知識の類推で考えない方がよいです。 一応質問文にコメントしておくと、 宇宙膨張の場合はAとBが運動して遠ざかるわけではなく ‥‥ そのとおり AとBの間の空間が延びるだけであって、 ‥‥ 空間が延びるだけという理解は不正確です。 反発するような力(半重力)はないので ‥‥ ダークエネルギーによって反発するような斥力が実際に働いていると考えるべきです。 確かにAとBの空間がΔLだけ延びたので、重力FGに逆らってFGΔLだけの位置エネルギーは与えられているのですが ‥‥ それは重力に関する位置エネルギーですが、それとダークエネルギーは別物です。 結果論的にAとBの位置エネルギーが増えたので見かけ上の斥力が働いたという考え方なのでしょうか? ‥‥ 違うと思います。ダークエネルギーについてしっかり理解する必要がありますが、それには一般相対性理論を勉強する必要があります。

dragonflyさん、kwtさん、回答有難うございます。 結局、一般相対性理論のアイシュタイン方程式をよく理解しないとだめだということですね。 聞きかじりの知識ですが、重力の場合は物質のまわりで空間が歪むので、重力加速度が生じるということでしたが、加速膨張においては空間の延伸と斥力も、ダークエネルギーにより空間が歪められて生じるということでしようか。この斥力は空間を膨張させるものではなく、物質間に働くもので、力という限りは加速度の単位をもっているということでしょうか。 自分は69歳ですが修士研究で分子動力学をやっていたものですから、ついつい古典的な熱力学で考えてしまいます。ダークエネルギーは内部エネルギーの増分みたいなもので運動エネルギーの総和と位置エネルギーの総和で、距離の延伸の位置エネルギーと反発力による運動エネルギーに配分される・・と考えるのは間違いなのかな?

ザックリ、重力(バリオンとダークマター)と斥力(ダークエネルギー)では、その作用の仕方が違っています。 重力は、バリオンとダークマターの質量が宇宙創生以来一定であり、二点間の距離の二乗の逆数で減少します。 斥力は、宇宙項(定数)としてあるいはダークエネルギー(時間変化値)として扱うとしても、空間当たりのエネルギー密度が一定であり、二点間の距離が離れると増加します。空間が広がると斥力が増えます。 東大より、 https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/features/f_00060.html 多分、これで理解できると思いますけど。