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締切り済みの質問

宇宙背景放射はなぜ宇宙の外へ出ていかない?

宇宙背景放射に関しての質問です。

「宇宙を満たしている絶対温度2.7度の宇宙背景放射はビッグバンの直接的な証拠であるが、この放射は宇宙のあらゆる方向からやってくる」(『なっとくする宇宙論』二間瀬敏史、より)とあります。

また
「宇宙背景放射は宇宙の温度が下がって電子と陽子が結合して水素原子を生成し、宇宙が放射に対して透明になった時代のスナップショットであると考えられる。」(wikipediaより)とも。

ここで質問なのですが、そのような大昔に生まれた放射なら、とっくの昔に地球を通り過ぎて、宇宙の果てから宇宙の外へ出て行ってもおかしくないような気もするのですが、なぜ、宇宙背景放射は現在も宇宙空間を漂っているのでしょうか?そして現在も漂っていられるということは、宇宙空間を直進するのではなく、カーブしながら宇宙の外へ出ずに周っていると考えられるのでしょうか?
(しかし、観測から宇宙の曲率はほぼゼロに近いのですよね。曲率がほぼゼロならば宇宙背景放射は直進して、宇宙の外へ逃げて行ってしまいそうにも感じるのですが、どうして今でも観測できるのでしょうか?)
宜しくお願いしますm(*-_-*)m

投稿日時 - 2013-10-31 07:09:01

QNo.8327941

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回答(19)

ANo.19

tgb

 光の届き方について誤解を生じる可能性があるので補足しておきます。

 観測点eから見た場合については既に述べてある通り、ある時点以降は光が届かなくなると言う明確な時点が存在するわけではありませんが、観測点に届く光の存在する範囲という観点で考えると観測点eを中心とした宇宙初期におけるある半径r#(宇宙初期でみた値)の球の領域の外側で発せられた光は観測点に届かないと言う限界は存在します。

 以下、この点について説明します。
観測点eから最遠点までの距離
=∞(平坦or開いた宇宙)
 r∞(閉じた宇宙)
初期(t=0)の宇宙における長さがt=tにおいてa(t)倍になったとします。
光が0->tの間に進む距離を宇宙初期の位置の変化に換算してrc(t)とします。
このとき、dtの間に光が進む距離について
 a(t)・d(rc)=cdt
  ※dtの間に光は初期換算でd(rc)進むのでa(t)を掛けてt=tでの値に換算
   したものが左辺で、これがt=t時点でdtの間に光が進む距離である右辺に等しい
これを積分して
 rc(t)=∫[0~t](c/a(t))dt
a(t)が充分大きければ(<->膨張速度が大きい)
 r∞>rc(t)
この場合、r∞からの光はeに届きません。
このとき、
 r#=rc(∞)=∫[0~∞](c/a(t))dt<r∞
とおくと
r=r#から発した光はt=∞でeに届きます。
即ち、r=r#が光の届く限界となります。
現時点t=tpにおいて光は届いているのでこの距離を初期換算でrp
(初期時点でeからrpの距離にあった)とすれば
rp=rc(tp)
ここでrp<r#は明らかであり、
宇宙初期にr=rp~r#の間の領域から発せられた光が順次t=tp~∞にわたってe点に到達することになります。

投稿日時 - 2013-11-05 22:10:41

ANo.18

>私の見解では、時空そのものの速度は光速度を超えられるというものです。

 その通りです。

>すなわち、ミンコフスキー時空内を物体が移動する時は光速度は超えられないですが、

 その通りです。

>この場合は、時空そのものの速度を問題にしていますから、光速度は超えられると考えます。

 その通りです。

>宇宙が閉じている場合、宇宙は有限となりますから、その向こうには何かしらの時空が存在しない状態、というものがあることになるので・・・難しいです。

 無いものがある、ということは物理学では扱わないのが通例です。

>数学的に扱えれば、物理的に問題ないとは言えないのではないでしょうか?

 物理学的に意味がある最終の式とする場合は、各項に何らかの物理学的意味を求めるのが普通です。単なる式の変形については、数学で正しさが保障されたものは何でも使います。

 例外として、「繰り込み」があります。数学的には無限大に発散するけれど、有限になるとして切り抜けています(未知、未定義の関数であると考えても可)。

>「虚数時間」を主張する物理学者もいますが、果たして「虚数時間」に賛同する物理学者が何割いることでしょうか?

 特に問題視されていないと思います。タキオン自身の時間は、こちらから見て虚数時間にならざるを得ません。

 ただ、虚数時間の観測者がこちらを観測してどうなるかは不明です。同様に、こちらから虚数時間の観測者がどうなっているかも不明です。つまり、実数時間との関係性が不明です。そういう点では、虚数時間というものは明らかではありません。

投稿日時 - 2013-11-04 17:04:02

ANo.17

tgb

 あまり難しく考えなくても当たり前の議論で理解できるのではないでしょうか。
 以下のことは宇宙が閉じていようと開いていようとまた平らであろうと関係なく言えると思います。

 先ず、宇宙が晴れ上がった時点(t0)で、宇宙のどの地点からもあらゆる方向に光が飛び出したと考えられます。
これは逆にある一点の観測点E(例えば現在の地球)から見ると、宇宙のあらゆる点からEに向かって光が動き出したことになります。勿論Eに向かって発せられたものでない光も存在しますが、以下ではEに向かった光のみを考えます。同様のことは宇宙内のどの地点を観測点に取っても言えます。そこで、光がいつ届くかを議論するためにEを中心にした半径Rの球(普通の3次元の球で2次元の球面を持つ)を考えます。この半径Rの球面上の位置の点と長さとの混同を気にしないで点R等と言うことにします。更に宇宙が膨張することを考慮に入れるため現時点でのE、Rに対応させて宇宙の晴れ上がり時点での表記をe、r等とます。
 t0の時点で発せられた光がちょうど現時点でEに届いたとするとそのような光は全てEから等距離の地点から発せられたものの筈ですから例えばt0の時点でeからrpの距離にある球面上の点からeに向かって発せられた光であることは明らかです。r=rpの球面の内側(eに近い側)から発せられた光はrpよりもeに近いのでより少ない時間でeに到達します。つまり現時点tpよりも過去の時点でE(厳密にはeとEの"中間")に到達し、Eを通過していきます。r>rpの位置にある地点から出た光はtpより未来の時点でEに届くことになります。
また、Eからどの方向を見てもr=rpの地点からの光(宇宙の初期の光)が見えると言うことは最初の前提「宇宙のどの地点からもあらゆる方向に光が飛び出した」に依存すると言うことが分かると思います。
 宇宙が膨張しないならrpは小さいままですからとっくの昔にrpから出た光はEに到達してしまうと言うことになります。宇宙の膨張速度に依存してrpが決まり、膨張速度が大きければrpは小さく逆の場合は結果も逆になります。
 現在以後のことについては当然宇宙の膨張速度に依存して決まることになりますが、一応、光がEに届くのが光の限界速度によるというような理由で停止することはないと考えます。上に述べた考え方からはある意味で光は届き続けると言う結論になります。ただし、宇宙の膨張が停止すれば当然それ以後有限の時間で当時の光が全て順次Eに到達して最遠の地点の光がEに到達した時点で完了する事になります。膨張が継続して維持される場合は光の波長が長くなり過ぎるか光の量が減少しすぎるかの何れかで測定不能になり尻切れトンボのようになって未確認のまま残ると言うことになります。測定不能になるタイミングはそれぞれ現在以後の膨張速度、及び宇宙の初期の光の量(強さ)に依存して決まります。
 宇宙初期の光が絶えることなくEに届く(上に述べた2つ目の条件の下で)と言うことについて少し説明します。ある地点rpの光がEに届くと言うことはそれより少しだけ遠い地点rp’を適切に選べば光は少し遅れるが必ずEに届くようにできます。このことは膨張速度がいかに大きくなろうとそれに応じてrp’をrpに近づけることにより可能です。ただしそのような地点が存在できる空間領域は小さくなる一方なのでEに到達する光の量も減少の一途をたどると言うことになります。

投稿日時 - 2013-11-03 12:06:12

お礼

前半部分の記述は了解&納得しました。

>宇宙初期の光が絶えることなくEに届く(上に述べた2つ目の条件の下で)と言うことについて少し説明します。
>ある地点rpの光がEに届くと言うことはそれより少しだけ遠い地点rp’を適切に選べば光は少し遅れるが必ずEに届くようにできます。
>このことは膨張速度がいかに大きくなろうとそれに応じてrp’をrpに近づけることにより可能です。
>ただしそのような地点が存在できる空間領域は小さくなる一方なのでEに到達する光の量も減少の一途をたどると言うことになります。

非常にわかり易かったです。宇宙の膨張速度が速ければ速いほど、Eに到達できる光度が弱まる、ということですね。

回答ありがとうございました。

投稿日時 - 2013-11-04 17:10:39

ANo.16

FIX

No.9です。素人考えで申し訳ないのですが、この疑問にはとても興味があります。
>そのような大昔に生まれた放射なら、とっくの昔に地球を通り過ぎて、宇宙の果てから宇宙の外へ出て行ってもおかしくないような気もするのですが

インフレーション論も多数の解釈があるようで、宇宙誕生から137億年しかたっていないのにどの方角でも宇宙が均一であるように観測できるのはおかしいと思えます。半径137億光年なら直径は274億光年離れているのにほぼ同じ状態に観測できますから、光速に上限がある以上お互いに情報のやり取りは不可能なはずです。ビッグバン以前の宇宙は小さいと解釈すれば問題ないのかと思いますがビックバン以前の宇宙はごく小さくビックバン以後は光速度を超えて空間が広がっているとするとあまりに都合が良すぎるように思ってしまいます。
それでも宇宙背景放射が外へ出て行くことは無いと思います。仮に外へ出て行けるとなると宇宙の外にも空間が存在することになりますので矛盾してしまいます。膜宇宙論では重力は別世界に出て行けるそうですがそれとはまた違うものだと思いますので、単純に電磁波が膨張する宇宙空間を追い越せないだけではないでしょうか?。


>そして現在も漂っていられるということは、宇宙空間を直進するのではなく、カーブしながら宇宙の外へ出ずに周っていると考えられるのでしょうか?

そもそも電磁波は静止状態を取らないので「漂う」とよく書物にある表現はおかしいですよね。電磁波が静止状態で漂っているのであれば静止して宇宙背景放射が現在も観測できる事には疑問がありませんので。

仮に曲率の問題で宇宙背景放射が現在も存在するのだとしたら宇宙は無限に明るくなってしまうのでは無いでしょうか?
宇宙が球体だと仮定して、半径を2倍にすれば体積は8倍になります。しかし2倍の距離から来た光量は1/4にしかならないと思います。球体の宇宙の中の恒星の数は8倍に増えても光量は1/4にしかなりませんので宇宙が2倍の大きさになると明るさモ2倍になります。そう考えますと宇宙は無限に明るくなってしまうのでやはり曲率の問題ではないと思います。現実には「宇宙の地平線」があるので無限には明るくならないのですが。、「宇宙の地平線」がある以上曲率も関係ないと思います。

今現在観測されている宇宙背景放射は137億年前に発生した電磁波が到着したものと考えるのが妥当かと思います。しかし137億年の間にも宇宙は膨張しているので実際はもっと近くで発生した電磁波が137億年かかって今到着したものだと思います。宇宙の地平線より遠方は観測できないので宇宙背景放射は今後どうなるのかとても興味があります。ビックバンの名残だとすると今後温度は低下し、宇宙年齢が一定以上になった時点で宇宙背景放射はなくならないとおかしいのではと思います。

投稿日時 - 2013-11-03 08:26:47

お礼

>この疑問にはとても興味があります。

ありがとうございます。自分で言うのも何なんですが、いい質問をしたと思います(笑)

>宇宙誕生から137億年しかたっていないのにどの方角でも
>宇宙が均一であるように観測できるのはおかしいと思えます。
>半径137億光年なら直径は274億光年離れているのに
>ほぼ同じ状態に観測できますから、光速に上限がある以上
>お互いに情報のやり取りは不可能なはずです。

地平線の広がりより離れている2領域間は因果関係がないはずなのに、同じ物理状態というのは確かにおかしいと思います。(地平線問題)

>それでも宇宙背景放射が外へ出て行くことは無いと思います。
>仮に外へ出て行けるとなると宇宙の外にも空間が存在することになりますので矛盾してしまいます。

平坦な宇宙や開いた宇宙は、宇宙の広さが無限となって、遠方では平坦なミンコフスキー時空となるので、私にとっては、こちらの方が納得いきます。

>「漂う」とよく書物にある表現はおかしいですよね。
>電磁波が静止状態で漂っているのであれば静止して
>宇宙背景放射が現在も観測できる事には疑問がありませんので。

おっしゃる通り、「漂う」という言い方はおかしかったですね。

>宇宙の地平線より遠方は観測できないので宇宙背景放射は今後どうなるのかとても興味があります。
>ビックバンの名残だとすると今後温度は低下し、
>宇宙年齢が一定以上になった時点で宇宙背景放射はなくならないとおかしいのではと思います。

なるほど、確かにその通りだと思います。

回答ありがとうございました。

投稿日時 - 2013-11-04 14:42:17

ANo.15

No.1,No11です。
>はい、納得しました。
 良かったです。
 宇宙の何処にいても、宇宙の観測できる最も遠くから届く光は宇宙創成期の光だと言う事です。閉じていようが開いていようが、質量があろうがなかろうかは関係なく、そういう事です。
>そのような大昔に生まれた放射なら、とっくの昔に地球を通り過ぎて、宇宙の果てから宇宙の外へ出て行ってもおかしくないような気もするのですが、
 地球の近くから創成期に高温だった時に放射された光は、延々と走り続けて「地球の側は通り過ぎて」はるか遠方の場所に今届いている。私たちが観測しうるのは、宇宙のもう一方の端(相対的なものですが)が創成期に発した光だということです。それが背景輻射であり、創成期の姿を知る手段と言うこと。

投稿日時 - 2013-11-03 08:07:07

お礼

宇宙創成期に発した放射ですが、その放射以上の速さで宇宙が膨張してしまったものだから、137億年経っても、その光を地球で観測することが可能ということですね。

回答ありがとうございました。

投稿日時 - 2013-11-04 14:25:23

ANo.14

>(1)宇宙の加速膨張は光速より速いのでしょうか?ハッブルパラメーターの大きさからいって光速より速く宇宙が加速膨張しているとは思えないです。それなのに宇宙の地平線(=光速度に宇宙年齢を乗じた距離)より遠方から宇宙背景放射がくるというのはどういうことなのでしょうか?

 加速しているかどうかは現状では問題ではありません。膨張していて、ある距離以遠は後退速度が光速度以上になっています。その内側が観測可能な宇宙です。

 観測可能な宇宙な宇宙からの放射の積算と考えてもいいですし、電磁波は静止できませんが、気体を膨張させたときと似たようなものとイメージしても問題ありません。どちらかといえば、後者のほうが熱エネルギーの密度が膨張とともに下がるというイメージには近いでしょう。

>(2)宇宙がどういう形をしているのか?全く想像できません。宇宙に端があるのなら端の近くから出た宇宙背景放射の一部はとっくの昔に、端から宇宙の外へ出てるでしょう。端が無いのなら、宇宙は閉じているということになるのかな?閉じた宇宙では宇宙背景放射は均一に来るのでしょうか?

 空間1次元宇宙があるとして、そこの住人には自分の宇宙の形はイメージできないものの、2次元からみれば形状は一目瞭然です。空間2次元宇宙があるとして、3次元からならやはり同様。我々は空間3次元宇宙の住人ですから、自分の空間をイメージできませんが(3次元空間を外から眺める手段を持っておらず、イメージできない)、仮にそれを取り巻く4次元以上の空間があり、そこに住人がいれば形状は一目瞭然となります。

 この宇宙が閉じているにせよ開いているにせよ、宇宙背景放射の均一性には議論があるようです。そのうち専門家が結論を出すでしょう。非専門家で面白がっているだけの私ではどうなるか、予想はできかねます。

>3次元空間又は4次元時空が閉じた状態というのが本当に存在するのか?

 イメージできる人はいないでしょう。なにせ、一点で4本以上の直線が直交して交わる状況(空間4次元以上)から眺めるわけですから。

 しかし、数式的には特に何の変哲もありません。空間での位置を定めるのに、独立変数が4つ以上だということに過ぎません。数式として扱えるなら、物理学としても何の問題も生じません。

投稿日時 - 2013-11-03 03:58:18

お礼

>膨張していて、ある距離以遠は後退速度が光速度以上になっています。その内側が観測可能な宇宙です。

なるほど。
ここで、問題になってくるのが、後退速度が光速度を超えていいのかどうか?という問題ですが、
私の見解では、時空そのものの速度は光速度を超えられるというものです。
すなわち、ミンコフスキー時空内を物体が移動する時は光速度は超えられないですが、
この場合は、時空そのものの速度を問題にしていますから、光速度は超えられると考えます。

>この宇宙が閉じているにせよ開いているにせよ、宇宙背景放射の均一性には議論があるようです。
>そのうち専門家が結論を出すでしょう。

宇宙が開いてるor平坦である 方が宇宙背景放射が均一な問題もクリアできますし、
宇宙の大きさが無限となりますから、遠方ではミンコフスキー時空となってイメージができるので、私にとってはわかり易いですw
宇宙が閉じている場合、宇宙は有限となりますから、その向こうには何かしらの時空が存在しない状態、というものがあることになるので・・・難しいです。

>数式として扱えるなら、物理学としても何の問題も生じません。
数学的に扱えれば、物理的に問題ないとは言えないのではないでしょうか?
「虚数時間」を主張する物理学者もいますが、果たして「虚数時間」に賛同する物理学者が何割いることでしょうか?

回答ありがとうございました。

投稿日時 - 2013-11-04 14:22:27

ANo.13

宇宙背景放射というのは何かというと、簡単に言うと「宇宙が放射に対して透明に」なる前の姿です。

あなたが霧の中にいて、まったく何も見えない状態とします。あるとき、その霧が晴れて回りが見えるようになったのです。ところが遠くは(ご存知のとおり光が届く間の)少し前の時が見えますので、自分のまわりは霧が晴れているが、はるか遠くはまだ霧が掛かっているように見えるのです。この霧が137億年経ちずっとずっと遠くに行ってしまったのだけど、やっぱりまだ見えるというのが宇宙背景放射なのです。

投稿日時 - 2013-11-03 03:26:17

お礼

霧の例え、わかりやすかったです。

こだまが遅れて聞こえるような感じですね。

回答ありがとうございました。

投稿日時 - 2013-11-04 14:07:15

ANo.12

いや, もちろん
宇宙はほぼブラックホール
がラジカルなのはわかってるけど, 実際に「宇宙にありそうな質量」と「観測できる大きさ」から計算するとそういってもおかしくないんですよ.

投稿日時 - 2013-11-02 23:37:43

お礼

ブラックホールになるためには、質量だけで決まるシュヴァルツシルト半径の中に、その質量を全て押し込めなければならないのですよね?

回答者様のおっしゃる「宇宙にありそうな質量」というのは
バリオンだけの質量ですか?それともダークマターも含めてですかね?

また「観測できる大きさの中に存在する質量」と「観測できる大きさ」から計算するのならわかるのですが、
「宇宙全体にありそうな質量」と「観測できる大きさ」から計算するのはおかしいのではないかなぁ~と思うのですが、いかがでしょうか?

投稿日時 - 2013-11-03 01:10:48

ANo.11

No.1です。
>これは「閉じた宇宙」(つまり曲率が正)のことをおっしゃっているのではないですか?
 それは関係ないです。!!

 よく使われるイメージで説明すると、あなたは、膨らみ続けるゴム風船の表面にいます。その内側の表面が曲率が負、外側なら正と考えておけば良いです。これは本質には関係しません。

 ゴム風船がとっても小さいときには膨大なエネルギーが一点に集中していましたが、それが膨らみ始めるとそのとき表面にあった電磁波は周囲に広がっていきます。あなたのすぐとなり--例えば現時点で数光年---の位置から出た光も、当然四方八方に飛んでいきますが、ビッグバンのごく早い時期にあなたの周囲を通り過ぎて行ってますね。あなたが観察できるのは最も遠方から飛び出した光だけなのです。
 あなたの周囲を含めてビッグバンで放出された光は、宇宙の大きさが140億光年だとすると、140億光年先ではビッグバン当時の光として観察できると言う事ですよ。
>そのような大昔に生まれた放射なら、とっくの昔に地球を通り過ぎて、
 近くの地点から発した物はそうです。
 しかし、その点から140億光年先には今いまさに届いているのですよ。

投稿日時 - 2013-11-02 14:51:27

お礼

はい、納得しました。

回答ありがとうございました。

投稿日時 - 2013-11-02 22:21:03

ANo.10

ラジカルな回答としては
宇宙はほぼブラックホールだから
というのもありかな?

ちなみに「宇宙背景放射が予想以上に均一」というのは実際に問題になっていて, 理論的な解決策も出ています>#9.

投稿日時 - 2013-11-02 12:52:03

お礼

>ラジカルな回答としては
>宇宙はほぼブラックホールだから
>というのもありかな?

ラジカル過ぎます(笑)

回答ありがとうございました。

投稿日時 - 2013-11-02 22:19:11

ANo.9

FIX

すいません、回答ではないのですが。
もし宇宙が閉じていてるのが理由で宇宙背景放射が現在も存在しているのであればその宇宙背景放射はもっとノイズがあり均一ではないのではと考えております。ただ膨張する宇宙空間では電磁波による観測可能な宇宙の大きさより遠くから(昔から)の電磁波は観測できないのでその時点(時間)で宇宙背景放射がなくなってしまうのかと言う疑問が残ります。

宇宙の膨張速度が光速を超えた範囲からの遠くからは宇宙背景放射も到達できないはずですので宇宙年齢がある一定上になると宇宙背景放射はなくなってしまうのでは?。

投稿日時 - 2013-11-02 06:44:19

お礼

>もし宇宙が閉じていてるのが理由で宇宙背景放射が現在も存在しているのであれば
>その宇宙背景放射はもっとノイズがあり均一ではないのではと考えております。

なるほど、おっしゃるとおりですね。

私も最初は宇宙が閉じているので、宇宙背景放射が現在も存在しているのではないか?と考えたのですが、どうやらいろいろな方の話を伺うとそうではなく、
宇宙の地平線よりもっと大きく宇宙は膨張しているということでした。(これは自分でも調べてみたのですが、そのようなのです)

宇宙の地平線(=光速度に宇宙年齢を乗した距離)よりも宇宙は大きく膨張しているのは、非常に不思議に感じます。インフレーション理論を認めれば、確かに地平線問題は解決するのですが、果たして本当にインフレーションがあったのか?!そこらへんを僕は勉強していきたいですね。

回答ありがとうございました。

投稿日時 - 2013-11-02 22:16:32

>この宇宙に外がない場合、宇宙の端っこまで到達した放射は跳ね返ってくるのでしょうか?

 この宇宙に端はありません。閉じている場合と開いている場合について、まず閉じている場合から。

 空間3次元はイメージしにくいので、1次元にしましょう。1次元だと、閉じているとは、輪ゴムなどのような輪っかになっているということです。それが一点から拡大してできたことになります。点を拡大して輪にするということは、元の一点は、できた輪のどこにも対応するということです。閉じた一次元宇宙のどこでも、自分を中心にして膨張していくように見えます。点は大きさ0、輪は有限ですから、倍率としては無限大になります。

 元の一点がある温度(体積が0のため無限大とするのが普通)と、それに対応する有限の熱エネルギーを持っていたとすると、それが輪に均等に分散されるなら、輪のどこでも同じ温度になり、輪が広がる程、低温になっていきます。

 開いている場合は、無限に伸びた直線になります(過剰に開くと曲線だが割愛)。この場合、宇宙の開始が一点というイメージを捨てる必要があります。最初から無限大の長さがあります。それが膨張します。

 膨張を開始する開いた一次元宇宙は、線上のどこかを基準にして膨張するのではありません。有限の長さのゴム紐があるとして、両端を持って引き伸ばすとき、どこが中心ということはありません。それが無限の長さで起こるのが一次元宇宙の膨張です。

 この場合も端はないし、中心もありません。膨張開始前の宇宙のどの点でもある温度(やはり通例は無限大とする)と有限の熱エネルギーがあり、それが膨張していく宇宙で均等に分散されれば、どこでも同じ温度を観測することになります。

投稿日時 - 2013-11-01 21:45:21

お礼

1次元「線が閉じて輪になっている」
2次元「面が閉じて球になっている」
のはわかります。しかし
3次元空間又は4次元時空が閉じた状態というのが本当に存在するのか?
私には想像できないです。

線の場合の端が無い⇒環状線は端が無い
面の場合の端が無い⇒球面は端が無い
しかし、4次元時空で端が無い状態というのは・・・・うーむ。。。

開いている場合はもっとわからないです。僕の勉強不足か想像力不足ですかね。

回答ありがとうございました。

投稿日時 - 2013-11-02 22:09:00

ごく単純に考えれば、宇宙空間は半径138億後年の球体であり、地球はその中の宇宙空間にあってその一部であるということでしょう。当然宇宙は閉じられた空間です。
宇宙背景放射とは何かということですが、ビッグバンで恐ろしいエネルギーが一挙に費消されて、その余熱が空間にまだ冷めずに残っているということで、それは何もビッグバンの直接の爆発による衝撃波のようなものではなくて、そのときの膨大な燃えカスが原子結合などの形で空間に均等に散在していて、ほとぼりのようなごくわずかな熱線として、どこに居ても測定できる(恒星の輝きではなく)ということではないのでしょうか。当然ながらそれは宇宙のあらゆる方向からくるはずです。

投稿日時 - 2013-11-01 21:38:40

お礼

>ごく単純に考えれば、宇宙空間は半径138億後年の球体であり、
>地球はその中の宇宙空間にあってその一部であるということでしょう。
>当然宇宙は閉じられた空間です。

うんうん、納得です。

宇宙背景放射が宇宙のあらゆる方向から来るというのには、納得しました。
しかし、宇宙背景放射というのは光速度で全方位から地球に向かってくるのですから、
宇宙創成からの宇宙膨張が光速より速ければならない、というところがめちゃくちゃ引っかかるのですよ。
言葉を替えていえば、宇宙の地平線より遠くから宇宙背景放射がやってくることに違和感を感じます。

これを解決する方法は、インフレーション理論しかないのでしょうか?

投稿日時 - 2013-11-02 21:48:57

ANo.6

 130億年以上前でも宇宙の大きさは現在観測できる範囲をはるかに超えた大きさであったので背景放射を現在も観測可能なんだと思うのだが
ビックバンッて宇宙の始まりなんですよね 
 それを内側から 電磁波で見ているわけで  今居る空間も宇宙の一角   地間はかなりたっているけど現場って言えば現場なのです

電磁波は光速で伝わります (密度で多少速度は異なりますが)
今届いたってことはそれだけ遠くのところから来たもの
今から届くのはさらに遠いところからのものだし 近くで発生したものは通りすぎている     過去にわれわれが居る空間で発生したものはもしかしたら138億光年離れた先の知的生命体が観測しているかもよ

投稿日時 - 2013-11-01 21:13:36

お礼

>130億年以上前でも宇宙の大きさは現在観測できる範囲をはるかに超えた大きさであった

そうなんですか!?
宇宙創成が約140億年と言われていますから、130億年前で、現在観測できる範囲よりも大きくなったなんて・・・

この問題を考える時、インフレーション理論を支持する人と支持しない人とでは、全く考え方が変わってきますよね。そこはひとつの論点だと思います。

インフレーション理論を認めれば、宇宙創成直後に急激な膨張をとげるので宇宙の大きさはこの時点でかなりの大きさになります。

回答ありがとうございました。

投稿日時 - 2013-11-02 21:42:58

 少し気になったんですが、ビッグバンはどこか遠くで起こったと思っていらっしゃるんでしょうか。あるいは『たまたま』ビッグバンが地球を中心にして起こったとか。

 つまり、宇宙にはどこか中心になる位置があるということです。

 もしそうなら認識を改めてください。宇宙のどこにいても、ビッグバンが起こったのはその場所です。宇宙のどこにいても、自分がいる場所でビッグバンが起こったかのように観測されます。

 それは、宇宙のどこにいても自分を中心にして、自分から遠いものほど速く遠ざかる(後退速度)と観測できることからも分かります。宇宙はどこにも中心はなく、言葉を変えれば、どこでも中心です。

投稿日時 - 2013-11-01 09:04:18

お礼

>ビッグバンはどこか遠くで起こったと思っていらっしゃるんでしょうか。
>あるいは『たまたま』ビッグバンが地球を中心にして起こったとか。
>
> つまり、宇宙にはどこか中心になる位置があるということです。
>
 もしそうなら認識を改めてください。
>宇宙のどこにいても、ビッグバンが起こったのはその場所です。
>宇宙のどこにいても、自分がいる場所でビッグバンが起こったかのように観測されます。

これは了解です。
ビッグバンは1点で爆発して起こって、膨張を続けていますから、宇宙のどこにいても、
自分がいる場所でビッグバンが起こったかのように観測されるのはわかります。

疑問点は2つあります、
(1)宇宙の加速膨張は光速より速いのでしょうか?ハッブルパラメーターの大きさからいって光速より速く宇宙が加速膨張しているとは思えないです。それなのに宇宙の地平線(=光速度に宇宙年齢を乗じた距離)より遠方から宇宙背景放射がくるというのはどういうことなのでしょうか?
(2)宇宙がどういう形をしているのか?全く想像できません。宇宙に端があるのなら端の近くから出た宇宙背景放射の一部はとっくの昔に、端から宇宙の外へ出てるでしょう。端が無いのなら、宇宙は閉じているということになるのかな?閉じた宇宙では宇宙背景放射は均一に来るのでしょうか?

謎は深まります。

回答ありがとうございました。

投稿日時 - 2013-11-02 21:32:32

ANo.4

私もおかしいと思う。
宇宙が閉じていなくて遠くの銀河が光の速度以上で遠ざかっていて見えないのであれば、
宇宙の初期のビッグバンは、遠くの銀河以上の外側であるから宇宙背景輻射として観測できるはずがないと思う。
宇宙背景輻射が観測できるということは、宇宙は閉じているはずである。

投稿日時 - 2013-11-01 08:19:47

お礼

今のところ、回答者様の意見が一番しっくりきます。

この宇宙は「閉じた宇宙」だから宇宙背景放射が観測できる。
そう考えないと、いつまでも宇宙空間を宇宙背景放射が漂っているのはおかしいですよね。

回答ありがとうございました♪

投稿日時 - 2013-11-01 20:28:11

ANo.3

空間の曲率以外に、大局的には時空の相関による
ダイナミックな位相空間が大事になります。
そもそも背景放射は、138億光年彼方のビッグバン
の姿を直接見ている(138億光年彼方=138億年前)
と言え、観察者を囲む138億光年の球面は、ビッグ
バン開始時の“点”なのです。
そこから膨張した宇宙の果て(138億年後)は、ここ
だけです。
つまり4次元空間としては、138億光年彼方に向かっ
て空間的に収束し、こちらに向かって時間的に収束
している、木の葉のような面=木の葉の形を貼り合
わせて地球儀を作ったような四次元球面だと言えます。
外へ逃げるも何も、ここに向かって「放射」している
のです。

投稿日時 - 2013-10-31 12:03:49

お礼

すみません。私の理解力不足かもしれないのですが、おっしゃってることがよくわからないです。

どこがわからないかというと・・・

(1)時空の相関による位相空間
(2)>膨張した宇宙の果て(138億年後)は、ここだけ
(3)>4次元空間としては、138億光年彼方に向かって空間的に収束し、
>こちらに向かって時間的に収束している、
>木の葉のような面=木の葉の形を貼り合わせて地球儀を作ったような四次元球面だと言えます。
>外へ逃げるも何も、ここに向かって「放射」しているのです。

投稿日時 - 2013-11-01 20:38:38

 この宇宙に、その外というものがないからです。

投稿日時 - 2013-10-31 11:43:16

お礼

回答ありがとうございます。

>この宇宙に、その外というものがないからです。

この宇宙に外がない場合、宇宙の端っこまで到達した放射は跳ね返ってくるのでしょうか?
それとも、環状線のようにうまい具合にぐるりと周ってくるのでしょうか?

投稿日時 - 2013-11-01 20:32:25

ANo.1

 ごく大雑把に言うと、一点から始まり四方八方に広がっていったということは、右に向かってでた光は左から届く、上に向かって出発した光は下から届くと言うだけです。宇宙の曲率が正か負かなんて関係ないです。

投稿日時 - 2013-10-31 08:15:49

お礼

>右に向かってでた光は左から届く、上に向かって出発した光は下から届く

これは「閉じた宇宙」(つまり曲率が正)のことをおっしゃっているのではないですか?
それならば納得です。

回答ありがとうございます。

投稿日時 - 2013-11-01 20:30:07

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