みなさん。こんにちは。マエコウです。
先週のサイエンスZEROはGWだったので僕が勝手に休止にしました←
さて、今回のサイエンスZEROのテーマはこちら
宇宙の果てはどうなっているのか？！
これは人類にとって究極の謎です。そして究極の謎だからこそ昔から世界中の国で世界中の人たちが宇宙の果ての謎に迫っていました。
- 昔のインドとヨーロッパの宇宙観
- アインシュタインの宇宙観
- 観測で分かる宇宙の果ての距離は？
- 観測できない宇宙の果てに迫るためには？
- 宇宙の果ては無限か有限か？
- どう三角形を使うのか？
- 考えるべき三角形の数とはいくつか？
- そもそも宇宙に三角形かけるのか？
- 宇宙に歪んでる部分はあるのか？
- 結局、宇宙の果てはあるの？有限なの？
- 関連記事
昔のインドとヨーロッパの宇宙観
・インドでは宇宙に永遠の象徴である蛇を描いていました。
・ヨーロッパでは天がドーム状になっているプラネタリウムのような構造を持ち宇宙の果てには天国があると考えられていました。
このヨーロッパの宇宙観は中世の15、6世紀にまで語り継がれていきました。
アインシュタインの宇宙観
２０世紀になると、アインシュタインが宇宙の果てを定常宇宙と捉えました。
定常宇宙とは常に一定で始まりも終わりもないそして果てもない宇宙のことです。
しかし、ビッグバンによって宇宙が膨張して変化したことが解明されアインシュタイン説は否定されました。
観測で分かる宇宙の果ての距離は？
国立天文台にはmitakaという観測プログラムがあります。mitakaにはこれまでの観測でわかったことがすべてプログラムされています。
これによって私たちが観測できるのは半径480億光年先と算出されました。
光の速さで480億年かかるということですね笑
（どんだけ遠いんだ・・・・）
一方、観測できる距離に限界があることも事実です。
なぜかというと、宇宙は膨張し続けておりその膨張速度が光よりも速いため永久に地球に届かない光が存在するはずだからです。
観測できない宇宙の果てに迫るためには？
マックステグマーク博士という方が取った手法は数学です。宇宙は数学で説明できるようで（え？笑）、ビッグバンの直前に起きたインフレーションという現象を数学的に分析しています。
その結果、宇宙の果てには同じような宇宙がずっと広がっているという結論に至るそうです。（うまく理解ができなかった・・・）
宇宙の果ては無限か有限か？
サイエンスZEROスタジオゲストの松原隆彦によると、ずっと先まで宇宙が続いているはずとのことです。
観測ができない＝宇宙の果てが無限か有限か分からないのでは？という考えもあります。
しかし！
実は宇宙の果てが無限か有限かを確認するためのとっておきの方法があります。
それは三角形を使う方法です。測量によく使われる三角形です。
宇宙の果てが三角形でわかるのだ！！
どう三角形を使うのか？
地球を例にして考えてみましょう。
地球は球なのでその表面に三角形を書いてみると、歪んだ三角形になります。
球に三角形を書くと内角の和が180度より大きくなるはずです。ということは果てがあると分かります。なぜなら、内角の和が180度を超える＝球になる。
球であれば一周して戻ってこれるはずだからです。
つまり、内角の和を応用すれば宇宙の果てがわかります。
考えるべき三角形の数とはいくつか？
考える三角形は3種類になります。
1.180度ピッタリの時
空間に歪みがないということ＝果てがないと考えるのが自然。
らしい・・・・・。
2.180度より大きい時
空間全体が歪んでいる＝果てがある。
宇宙の果てはどうなっているかというと、ぐるっと地球上を戻ってくるのと一緒で宇宙の大きさは有限ということが証明できます。
3.内角の和が180度より小さい場合
宇宙空間は、特殊な設定を考えないかぎり果てがないとわかる。
（らしい・・・・ここはかなり端折ってました。）
そもそも宇宙に三角形かけるのか？
宇宙背景放射という手法を用いることで書くことができます。
今年発表によると、三角形の内角の和はほぼ180度で果てがないという結論になるとおもいきや！！
これだけでは証明が不十分だそうです。
（なんだそりゃ・・・・）
一見内角の和が180度なので空間に歪みが無いかもしれませんが、たまたま計測した観測点で歪みがないだけかもしれないということです。地球は丸いけど自分たちが立っている地面はゆがんでないように見えるのと同じ感覚だそうです。
宇宙に歪んでる部分はあるのか？
リンネさんという方の研究が参考になるそうです。
膨張前の宇宙では、絶えず波のように動いている量子ゆらぎという現象が起きていて物質が均一ではなかったそうです。
一方で急膨張した時を2次元で考えた場合、インフレーションによる膨張は宇宙のたくさんの場所で起きていると予想され、その結果、空間が膨張したところ膨張が弱いところができるので、凸凹な感じになります。
球でイメージするならば
モヤッとボールみたいな感じです笑
私たちが観測できる地点がたまたま内角の和が１８０度だっただけで、その先には様々な歪み＝凹凸があるのかもしれない。
結局、宇宙の果てはあるの？有限なの？
宇宙に始まりがあったのなら終わりもある。つまり、有限だろう予想されています。
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