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宇宙 うちゅう
ハッブル・ウルトラ・ディープ・フィールド 。130
億 おく 年 ねん 前 まえ (
ビッグバン から4
億 おく –8
億 おく 年 ねん 後 ご )と
推定 すいてい されている
宇宙 うちゅう の
画像 がぞう 。
現在 げんざい (2004
年 ねん )までに
撮影 さつえい された
中 なか で
最 もっと も
深 ふか い
宇宙 うちゅう の
画像 がぞう である
[1] 。これには
誕生 たんじょう 後 ご 4–5
億 おく 年 ねん の
銀河 ぎんが が1
万 まん 個 こ 以上 いじょう も
映 うつ し
出 だ されていて、また
通常 つうじょう の
渦巻 うずまき 銀河 ぎんが や
楕円 だえん 銀河 ぎんが に
混 こん じるようにして
奇妙 きみょう な
形 かたち の
銀河 ぎんが も
多数 たすう 映 うつ し
出 だ されているため、
宇宙 うちゅう 初期 しょき の
混沌 こんとん の
中 なか で
銀河 ぎんが 同士 どうし が
影響 えいきょう しあっていた
状態 じょうたい が
映 うつ っていると
考 かんが えられている。(2003
年 ねん 9
月 がつ 24
日 にち –2004
年 ねん 1
月 がつ に
ハッブル宇宙 うちゅう 望遠鏡 ぼうえんきょう のデータを
集 あつ めるかたちで
撮影 さつえい )。
高 こう 解像度 かいぞうど 画像 がぞう を
選択 せんたく し
[1] 、(PCのブラウザで
閲覧 えつらん なら)
最後 さいご に +
印 しるし の
虫眼鏡 むしめがね ポインタで
画像 がぞう を
押 お せば
特大 とくだい 写真 しゃしん になり、ひとつひとつの
銀河 ぎんが をはっきりと
見 み ることができる。
年齢 ねんれい [注釈 ちゅうしゃく 1]
137.87 ± 0.20 億 おく 年 ねん [2] 直径 ちょっけい
不明 ふめい [3] 観測 かんそく 可能 かのう な宇宙 うちゅう : 8.8× 1026 m (28.5 Gパーセク or 930億 おく 光年 こうねん ) [4] [注釈 ちゅうしゃく 2] 質量 しつりょう
少 すく なくとも 1053 kg[6] 平均 へいきん 密度 みつど
9.9× 10−27 kg/m3 [7] 平均 へいきん 温度 おんど
2.72548 K ( −270.4 °C , −454.8 °F )[8] 中身 なかみ
物質 ぶっしつ (4.9%)ダークマター (26.8%)ダークエネルギー (68.3%)[9]
宇宙 うちゅう の大 だい 規模 きぼ 構造 こうぞう (コンピュータシミュレーション)
宇宙 うちゅう (うちゅう)について、本 ほん 項 こう では漢語 かんご (およびその借用 しゃくよう 語 ご )としての「宇宙 うちゅう 」と、「宇宙 うちゅう 」と漢語 かんご 訳 やく される様々 さまざま な概念 がいねん を扱 あつか う。
「宇宙 うちゅう 」という語 かたり は一般 いっぱん には、cosmos , universe , (outer) space の訳語 やくご として用 もち いられる。
英語 えいご の cosmos は古代 こだい ギリシア語 ご の κόσμος に由来 ゆらい する。κόσμος は原義 げんぎ では秩序 ちつじょ だった状態 じょうたい を指 さ すが、ピタゴラス によって世界 せかい そのものを指 さ す言葉 ことば としても用 もち いられるようになった[10] 。「宇宙 うちゅう 」は後者 こうしゃ の意味 いみ に対 たい してあてられる。一般 いっぱん には universe と同義 どうぎ だが cosmos は原義 げんぎ より秩序 ちつじょ と調和 ちょうわ のあることを含意 がんい する。「時間 じかん 、空間 くうかん 内 うち に秩序 ちつじょ をもって存在 そんざい する『こと』や『もの』の総体 そうたい 」[11] としての宇宙 うちゅう (cosmos ) に関 かん してはコスモス の項 こう も参照 さんしょう 。
英語 えいご universe はラテン語 らてんご universum に由来 ゆらい し、すべての物 もの と事象 じしょう の総体 そうたい を意味 いみ する[12] 。接頭 せっとう 辞 じ uni- は数詞 すうし の “1” を表 あらわ すが、universe から派生 はせい して multiverse , omniverse などが造語 ぞうご されている。詳細 しょうさい はそれぞれ多元 たげん 宇宙 うちゅう およびオムニバース の項 こう を参照 さんしょう 。
英語 えいご outer space あるいは単 たん に space は、地球 ちきゅう の大気圏 たいきけん 外 そと の空間 くうかん や、地球 ちきゅう を含 ふく む各 かく 天体 てんたい の大気圏 たいきけん 外 がい の空間 くうかん を指 さ し、日本語 にほんご では「宇宙 うちゅう 空間 くうかん 」ないし「外 そと 宇宙 うちゅう 」の訳 わけ があてられ、また日本語 にほんご においても単 たん に「宇宙 うちゅう 」と呼 よ ぶことが一般 いっぱん 的 てき である。地球 ちきゅう の大気 たいき に関 かん して、宇宙 うちゅう 空間 くうかん と大気圏 たいきけん 内 ない の境界 きょうかい として(便宜 べんぎ 的 てき に)カーマン・ライン が定義 ていぎ されている。詳細 しょうさい は宇宙 うちゅう 空間 くうかん の項 こう を参照 さんしょう 。
「宇宙 うちゅう 」という言葉 ことば の確定 かくてい した起源 きげん や意味 いみ は不明 ふめい だが、次 つぎ のような説 せつ がある。
分野 ぶんや ごとの定義 ていぎ [ 編集 へんしゅう ]
それぞれの観点 かんてん から見 み た場合 ばあい の「宇宙 うちゅう 」の定義 ていぎ には、以下 いか のようなものがある。
宗教 しゅうきょう 哲学 てつがく [ 編集 へんしゅう ]
この節 ふし は検証 けんしょう 可能 かのう な参考 さんこう 文献 ぶんけん や出典 しゅってん が全 まった く示 しめ されていないか、不十分 ふじゅうぶん です。 出典 しゅってん を追加 ついか して記事 きじ の信頼 しんらい 性 せい 向上 こうじょう にご協力 きょうりょく ください。(このテンプレートの使 つか い方 かた ) 出典 しゅってん 検索 けんさく ? : "宇宙 うちゅう " – ニュース · 書籍 しょせき · スカラー · CiNii · J-STAGE · NDL · dlib.jp · ジャパンサーチ · TWL (2022年 ねん 1月 がつ )
哲学 てつがく 的 てき ・宗教 しゅうきょう 的 てき 観点 かんてん から見 み た場合 ばあい 、宇宙 うちゅう 全体 ぜんたい の一部 いちぶ でありながら全体 ぜんたい と類似 るいじ したものを「小宇宙 しょううちゅう 」と呼 よ ぶのに対 たい して、宇宙 うちゅう 全体 ぜんたい のことを「大 だい 宇宙 うちゅう 」と呼 よ ぶ。
天文学 てんもんがく および現代 げんだい 宇宙 うちゅう 論 ろん [ 編集 へんしゅう ]
この節 ふし は検証 けんしょう 可能 かのう な参考 さんこう 文献 ぶんけん や出典 しゅってん が全 まった く示 しめ されていないか、不十分 ふじゅうぶん です。 出典 しゅってん を追加 ついか して記事 きじ の信頼 しんらい 性 せい 向上 こうじょう にご協力 きょうりょく ください。(このテンプレートの使 つか い方 かた ) 出典 しゅってん 検索 けんさく ? : "宇宙 うちゅう " – ニュース · 書籍 しょせき · スカラー · CiNii · J-STAGE · NDL · dlib.jp · ジャパンサーチ · TWL (2022年 ねん 1月 がつ )
天文学 てんもんがく 的 てき 観点 かんてん から見 み た場合 ばあい 、「宇宙 うちゅう 」はすべての天体 てんたい ・空間 くうかん を含 ふく む領域 りょういき をいう。銀河 ぎんが のことを「小宇宙 しょううちゅう 」と呼 よ ぶのに対 たい して「大 だい 宇宙 うちゅう 」ともいう。
航空 こうくう 宇宙 うちゅう および宇宙 うちゅう 工学 こうがく [ 編集 へんしゅう ]
「地球 ちきゅう の大気圏 たいきけん 外 そと の空間 くうかん 」という意味 いみ では、国際 こくさい 航空 こうくう 連盟 れんめい (FAI) の規定 きてい によると空気 くうき 抵抗 ていこう がほぼ無視 むし できる真空 しんくう である高度 こうど 100 km 以上 いじょう のことを指 さ す[14] [15] 。この基準 きじゅん はカーマン・ライン と呼 よ ばれる。
その他 た の宇宙 うちゅう と地球 ちきゅう 大気圏 たいきけん を分 わ ける基準 きじゅん として、アメリカ合衆国 あめりかがっしゅうこく における宇宙 うちゅう 飛行 ひこう 士 し の認定 にんてい プログラムの規定 きてい がある。1950年 ねん ごろ、アメリカ空軍 くうぐん (USAF)では高度 こうど 50 測量 そくりょう マイル(50 ✕ 6336 / 3937 km ≒ 80.47 km[1959年 ねん 以前 いぜん 当時 とうじ ])以上 いじょう に到達 とうたつ した飛行 ひこう 士 し を宇宙 うちゅう 飛行 ひこう 士 し と認定 にんてい する規定 きてい を設 もう けていた[17] 。連邦 れんぽう 航空局 こうくうきょく (FAA)は USAF の基準 きじゅん を踏襲 とうしゅう し 50 測量 そくりょう マイル以上 いじょう に到達 とうたつ した飛行 ひこう 士 し を民間 みんかん 宇宙 うちゅう 飛行 ひこう 士 し と認定 にんてい している[18] 。
宇宙 うちゅう 論 ろん の歴史 れきし [ 編集 へんしゅう ]
ペトルス・アピアヌス (en:Petrus Apianus ) による Cosmographia 。アリストテレスの説 せつ に沿 そ ったコスモス像 ぞう 。地球 ちきゅう を中心 ちゅうしん とした天球 てんきゅう の多層 たそう 構造 こうぞう の図 ず 。西洋 せいよう 中世 ちゅうせい の人々 ひとびと は、地球 ちきゅう を宇宙 うちゅう の中心 ちゅうしん だと考 かんが えた。(アントワープ 、1539年 ねん )
宇宙 うちゅう について説明 せつめい するにあたり、まず人類 じんるい がどのように宇宙 うちゅう の理解 りかい を深 ふか めてきたか、おおまかな流 なが れを解説 かいせつ する。
宇宙 うちゅう がいかに始 はじ まったかについての議論 ぎろん は宗教 しゅうきょう や哲学 てつがく 上 うえ の問題 もんだい として語 かた られて続 つづ けている[19] 。宇宙 うちゅう に関 かん する説 せつ ・研究 けんきゅう などは宇宙 うちゅう 論 ろん と呼 よ ばれている。
古代 こだい インドのヴェーダ では無 む からの発生 はっせい 、原初 げんしょ の原人 げんじん の犠牲 ぎせい による創造 そうぞう 、苦行 くぎょう の熱 ねつ からの創造 そうぞう 、といった宇宙 うちゅう 生成 せいせい 論 ろん があった。古代 こだい ギリシャ ではヘシオドス の『神 かみ 統 みつる 記 き 』に宇宙 うちゅう の根源 こんげん のカオス があったとする記述 きじゅつ があったが、ピタゴラス学派 がくは は宇宙 うちゅう をコスモス と見 み なし、天文 てんもん 現象 げんしょう の背後 はいご にひそむ数 かず 的 てき な秩序 ちつじょ を説明 せつめい することを追究 ついきゅう した。秩序 ちつじょ の説明 せつめい の追究 ついきゅう は、やがてエウドクソス による、地球 ちきゅう を27の層 そう からなる天球 てんきゅう が囲 かこ んでいる、とする説 せつ へとつながり、それはまたアリストテレス への説 せつ へと継承 けいしょう された。
『アルマゲスト 』(George of Trebizond によるラテン語 らてんご 版 はん 、1451年 ねん 頃 ごろ )
2世紀 せいき ころのクラウディオス・プトレマイオス は『アルマゲスト 』において、天球 てんきゅう 上 じょう における天体 てんたい の動 うご き(軌道 きどう )の数学 すうがく 的 てき な分析 ぶんせき を解説 かいせつ した。これによって天動説 てんどうせつ は大成 たいせい され、ヨーロッパ中世 ちゅうせい においてもアリストテレスの説 せつ に基 もと づいて宇宙 うちゅう は説明 せつめい された。しかし天球 てんきゅう を用 もち いた天体 てんたい の説明 せつめい は、その精緻 せいち 化 か とともに、そこにおける天球 てんきゅう の数 かず が増 ふ えていき、非常 ひじょう に複雑 ふくざつ なものとなっていった。こうした状況 じょうきょう に対 たい し、ニコラウス・コペルニクス は従来 じゅうらい の地球 ちきゅう を中心 ちゅうしん とする説 せつ (地球 ちきゅう 中心 ちゅうしん 説 せつ )に対 たい して、太陽 たいよう 中心 ちゅうしん 説 せつ を唱 とな えた。この太陽 たいよう 中心 ちゅうしん 説 せつ (地動説 ちどうせつ )は、当初 とうしょ は惑星 わくせい 軌道 きどう が楕円 だえん を描 えが いていることが知 し られていなかったために周 しゅう 転 てん 円 えん を用 もち いた天動説 てんどうせつ よりも精度 せいど が低 ひく いものであったが、やがてヨハネス・ケプラー による楕円 だえん 軌道 きどう の発見 はっけん などにより地動説 ちどうせつ の精度 せいど が増 ま していき、天動説 てんどうせつ に代 か わって中心 ちゅうしん 的 てき な学説 がくせつ となった。
宇宙 うちゅう は始 はじ まりも終 お わりも無 な い同 おな じ状態 じょうたい であるものとアイザック・ニュートン は考 かんが え[19] 、『自然 しぜん 哲学 てつがく の数学 すうがく 的 てき 諸 しょ 原理 げんり 』の第 だい 3巻 かん 「世界 せかい の体系 たいけい について」において、宇宙 うちゅう の数学 すうがく 的 てき な構造 こうぞう を提示 ていじ し、地球 ちきゅう 上 じょう の物体 ぶったい の運動 うんどう も天体 てんたい の運動 うんどう も万有引力 ばんゆういんりょく を導入 どうにゅう すれば統一 とういつ 的 てき に説明 せつめい できることを示 しめ した。
ニュートンがこうした理論 りろん 体系 たいけい を構築 こうちく した背景 はいけい には神学 しんがく 的 てき な意図 いと があったとも指摘 してき されている。ニュートンはまた同 どう 著 ちょ でユークリッド幾何 きか 学 がく に基 もと づいて時空 じくう を定義 ていぎ し、絶対 ぜったい 空間 くうかん および絶対 ぜったい 時間 じかん という概念 がいねん を導入 どうにゅう した。
科学 かがく 的 てき な分析 ぶんせき が始 はじ まった[19] 20世紀 せいき 初頭 しょとう でも科学 かがく 者 しゃ も含 ふく めてほとんどの人 ひと は宇宙 うちゅう は静的 せいてき だと見 み なしていた。20世紀 せいき になりアルベルト・アインシュタイン により絶対 ぜったい 時間 じかん ・絶対 ぜったい 空間 くうかん を否定 ひてい し、宇宙 うちゅう の不安定 ふあんてい なモデル(宇宙 うちゅう 方程式 ほうていしき )が提示 ていじ され[19] 、1927年 ねん にジョルジュ・ルメートル が今日 きょう ビッグバン 理論 りろん として知 し られる説 せつ を提唱 ていしょう した。ルメートルの説 せつ は1929年 ねん にエドウィン・ハッブル が観測 かんそく した銀河 ぎんが の赤 あか 方偏 かたへん 移 うつり によって支持 しじ された。「ビッグバン」の名称 めいしょう は、ルメートルの非 ひ 定常 ていじょう な宇宙 うちゅう 説 せつ に反対 はんたい の立場 たちば を取 と ったフレッド・ホイル の発言 はつげん に由来 ゆらい する。今日 きょう ではビッグバン理論 りろん は多 おお くの宇宙 うちゅう 論 ろん の研究 けんきゅう 者 しゃ によって支持 しじ され「標準 ひょうじゅん 的 てき 宇宙 うちゅう 論 ろん モデル」を構成 こうせい する要素 ようそ になっている。
現代 げんだい 宇宙 うちゅう 論 ろん [ 編集 へんしゅう ]
一般 いっぱん 相対性理論 そうたいせいりろん のアインシュタイン方程式 ほうていしき は厳密 げんみつ 解 かい がいくつか知 し られており、その中 なか に宇宙 うちゅう の膨張 ぼうちょう を示 しめ す解 かい が存在 そんざい する。この非 ひ 定常 ていじょう 宇宙 うちゅう モデルは、宇宙 うちゅう が過去 かこ のある時点 じてん に誕生 たんじょう したことを示唆 しさ している。この宇宙 うちゅう の誕生 たんじょう と初期 しょき 宇宙 うちゅう を説明 せつめい する理論 りろん として、ビッグバン 宇宙 うちゅう 論 ろん がある。ビッグバン理論 りろん において、宇宙 うちゅう は誕生 たんじょう 直後 ちょくご に指数 しすう 関数 かんすう 的 てき な膨張 ぼうちょう (宇宙 うちゅう のインフレーション )を経験 けいけん したと推定 すいてい される。
現在 げんざい 、4つの基本 きほん 相互 そうご 作用 さよう が存在 そんざい することが知 し られているが、統一 とういつ 場 じょう 理論 りろん に基 もと づき、これらの基本 きほん 相互 そうご 作用 さよう は初期 しょき 宇宙 うちゅう では区別 くべつ なく統一 とういつ されていたと考 かんが えられている。例 たと えばワインバーグ=サラム理論 りろん により、電磁 でんじ 相互 そうご 作用 さよう と弱 よわ い相互 そうご 作用 さよう が統一 とういつ されることが知 し られている。基本 きほん 相互 そうご 作用 さよう は宇宙 うちゅう が膨張 ぼうちょう し冷却 れいきゃく されるにつれて分離 ぶんり されたと考 かんが えられている。
亜 あ 原子 げんし 粒子 りゅうし や原子 げんし や分子 ぶんし は宇宙 うちゅう が膨張 ぼうちょう し冷却 れいきゃく される過程 かてい で生 う まれたと考 かんが えられている。また恒星 こうせい や銀河 ぎんが などの天体 てんたい は、水素 すいそ およびヘリウム からなる分子 ぶんし 雲 くも からが生 う まれたと考 かんが えられている(宇宙 うちゅう の誕生 たんじょう と進化 しんか の項 こう を参照 さんしょう )。
ビッグバン理論 りろん を構成 こうせい する宇宙 うちゅう 論 ろん 的 てき パラメータに関 かん する仮説 かせつ はΛ らむだ -CDMモデル (Lambda-CDM model)としてまとめられている。だが、これについては異論 いろん もある。もしこのモデルを採用 さいよう するならば、宇宙 うちゅう は原子 げんし (バリオン )からなる通常 つうじょう の物質 ぶっしつ (matter)、ダークマター (dark matter)、そしてダークエネルギー (dark energy)から構成 こうせい される、とされる。現代 げんだい の物理 ぶつり 学 がく で記述 きじゅつ できる通常 つうじょう の物質 ぶっしつ が占 し める割合 わりあい は5%程度 ていど であり、ダークマター ・ダークエネルギー からなる残 のこ りの95%は現在 げんざい も正体 しょうたい がわかっていない。各 かく 成分 せいぶん の構成 こうせい 比率 ひりつ は時間 じかん とともに変化 へんか しており、現在 げんざい はダークエネルギー優勢 ゆうせい 時代 じだい (dark energy-dominated era)と推定 すいてい され、ダークエネルギーの影響 えいきょう により宇宙 うちゅう の膨張 ぼうちょう が以前 いぜん より加速 かそく している(宇宙 うちゅう の加速 かそく 膨張 ぼうちょう )、とされている[20] 。
この
節 ふし の
加筆 かひつ が
望 のぞ まれています。
(2022年 ねん 1月 がつ )
宇宙 うちゅう の年齢 ねんれい [ 編集 へんしゅう ]
宇宙 うちゅう の誕生 たんじょう から現在 げんざい までの経過 けいか 時間 じかん は様々 さまざま な方法 ほうほう やモデルに基 もと づいて計算 けいさん されている。
2003年 ねん 、NASA の宇宙 うちゅう 探査 たんさ 機 き WMAP による宇宙 うちゅう マイクロ波 は 背景 はいけい 放射 ほうしゃ の観測 かんそく 値 ち を根拠 こんきょ に計算 けいさん したものによると、約 やく 137億 おく 歳 さい (正確 せいかく には、13.772 ± 0.059 Gyr)と推算 すいさん された[21] 。この値 ね は、他 た の放射 ほうしゃ 年代 ねんだい 測定 そくてい を根拠 こんきょ に計算 けいさん された110–200億 おく 歳 さい [22] や130–150億 おく 歳 さい [23] とする大雑把 おおざっぱ な推定 すいてい 値 ち とも矛盾 むじゅん しない。
2013年 ねん 3月21日 にち 、欧州 おうしゅう 宇宙 うちゅう 機関 きかん (ESA)は「宇宙 うちゅう の誕生 たんじょう 時期 じき がこれまでの通説 つうせつ より1億 おく 年 ねん 古 ふる い、約 やく 138億 おく 年 ねん 前 まえ (正確 せいかく には、13.798 ± 0.037 Gyr)である[24] 」と発表 はっぴょう した。
宇宙 うちゅう の成分 せいぶん [ 編集 へんしゅう ]
原子 げんし でできている通常 つうじょう の物質 ぶっしつ は宇宙 うちゅう 全体 ぜんたい の5%にも満 み たない。
宇宙 うちゅう は何 なん でできているか、またその占 し める割合 わりあい については、かつては光 ひかり を含 ふく む電磁波 でんじは による観測 かんそく から求 もと められていた。ところが、様々 さまざま な研究 けんきゅう を通 つう じて必 かなら ずしも観測 かんそく できるものだけが宇宙 うちゅう を構成 こうせい しているとは考 かんが えられなくなった。やがて宇宙 うちゅう の成分 せいぶん は原子 げんし である物質 ぶっしつ ではなく、エネルギーの比 ひ で表 あらわ されるようになり、むしろ未 いま だ正体 しょうたい が判明 はんめい しないダークマターとダークエネルギーとの割合 わりあい が多数 たすう を占 し めるようになった[25] 。宇宙 うちゅう マイクロ波 は 背景 はいけい 放射 ほうしゃ の観測 かんそく で得 え た宇宙 うちゅう 初期 しょき のむらから当初 とうしょ 試算 しさん されたエネルギー比 ひ は、ダークエネルギー72.8%・ダークマター22.7%・物質 ぶっしつ (原子 げんし )4.5%だったが[25] 、宇宙 うちゅう 探査 たんさ 機 き WMAP や人工 じんこう 衛星 えいせい プランク の観測 かんそく によって、2003年 ねん 以降 いこう 、精度 せいど が高 たか められ、以下 いか の数値 すうち になった[25] [26] 。
人類 じんるい はその目 め に映 うつ る物質 ぶっしつ の根源 こんげん や力 ちから の法則 ほうそく を明 あき らかにする研究 けんきゅう を続 つづ け素粒子 そりゅうし 物理 ぶつり 学 がく を構築 こうちく している。それは宇宙 うちゅう 開闢 かいびゃく の様子 ようす さえ理論 りろん 化 か に成功 せいこう した。ところが、宇宙 うちゅう の研究 けんきゅう においてこれらの考察 こうさつ が宇宙 うちゅう 全 ぜん エネルギーの4.9%程度 ていど にしかならず、残 のこ りの95%は、そのようなものがあるという程度 ていど しか理解 りかい が及 およ んでいない。この分野 ぶんや への科学 かがく 的 てき 探究 たんきゅう が求 もと められている[25] 。
宇宙 うちゅう にある元素 げんそ は、水素 すいそ 原子 げんし が93.3%を、ヘリウム 原子 げんし が6.49%を占 し める[27] 。また、観測 かんそく 可能 かのう 宇宙 うちゅう 内 ない の原子 げんし の総数 そうすう は、足 た し合 あ わせると10の80乗 じょう 個 こ 程度 ていど となる。
宇宙 うちゅう の膨張 ぼうちょう [ 編集 へんしゅう ]
20世紀 せいき に入 はい り行 おこな われた観測 かんそく から、宇宙 うちゅう は膨張 ぼうちょう をしていると見 み なされている。だが過去 かこ には様々 さまざま な考 かんが えがあった。アイザック・ニュートン は絶対 ぜったい 時間 じかん ・絶対 ぜったい 空間 くうかん の前提 ぜんてい から導 みちび かれたニュートン力学 りきがく が支持 しじ され、人々 ひとびと は宇宙 うちゅう は静的 せいてき で定常 ていじょう であると見 み なしていた[19] 。
1915年 ねん にアルベルト・アインシュタイン が発表 はっぴょう した一般 いっぱん 相対性理論 そうたいせいりろん では、エネルギー と時空 じくう の曲 きょく 率 りつ の間 あいだ の関係 かんけい を記述 きじゅつ する重力 じゅうりょく 場 じょう 方程式 ほうていしき (アインシュタイン方程式 ほうていしき )があった。この方程式 ほうていしき が導 みちび き出 だ す宇宙 うちゅう の未来 みらい は、星 ほし 々の重力 じゅうりょく によって宇宙 うちゅう は収縮 しゅうしゅく に転 てん じ、やがて一 いち 点 てん に潰 つぶ れるというものだった[19] 。この解 かい は、アインシュタイン自身 じしん やウィレム・ド・ジッター 、アレクサンドル・フリードマン 、ジョルジュ・ルメートル らによって導 みちび かれた。当初 とうしょ アインシュタインは、宇宙 うちゅう は定常 ていじょう であると考 かんが えていたため自分 じぶん が見 み つけた解 かい に定数 ていすう (宇宙 うちゅう 定数 ていすう )を加 くわ えることで宇宙 うちゅう が定常 ていじょう になるように式 しき に手直 てなお しを加 くわ えた[19] 。
1929年 ねん にエドウィン・ハッブル が、すべての銀河 ぎんが が遠 とお ざかっている事 こと を発見 はっけん し、さらに距離 きょり が遠 とお い銀河 ぎんが ほど遠 とお ざかる速度 そくど が早 はや いことを見出 みいだ した(ハッブルの法則 ほうそく )。この観測 かんそく 結果 けっか から「膨張 ぼうちょう する宇宙 うちゅう 」という概念 がいねん が生 しょう じ、アインシュタインも「人生 じんせい 最大 さいだい の誤 あやま り」と述 の べ重力 じゅうりょく 場 じょう 方程式 ほうていしき から宇宙 うちゅう 定数 ていすう を外 はず した[19] 。
膨張 ぼうちょう の中心 ちゅうしん [ 編集 へんしゅう ]
すべての天体 てんたい を含 ふく む宇宙 うちゅう 全体 ぜんたい が膨張 ぼうちょう しているため、無数 むすう の銀河 ぎんが がほぼ一様 いちよう に分布 ぶんぷ していて、その距離 きょり に比例 ひれい した速度 そくど で遠 とお ざかっている。そのため、いずれかの銀河 ぎんが から見 み たとしても、同 おな じ速度 そくど に見 み える(膨張 ぼうちょう 宇宙 うちゅう 論 ろん )。「宇宙 うちゅう 原理 げんり を採用 さいよう すれば、宇宙 うちゅう には果 は てがない」と言 い うため、これを信 しん じれば宇宙 うちゅう 膨張 ぼうちょう の中心 ちゅうしん は存在 そんざい しない。銀河 ぎんが の後退 こうたい 速度 そくど が光速 こうそく に等 ひと しくなる距離 きょり は、宇宙 うちゅう 論 ろん 的 てき 固有 こゆう 距離 きょり において地球 ちきゅう から約 やく 150億 おく 光年 こうねん のところとなる。宇宙 うちゅう 年齢 ねんれい に光速 こうそく をかけた距離 きょり とこの距離 きょり が近似 きんじ するのは偶然 ぐうぜん である。これはハッブルが発見 はっけん したため、ここまでの距離 きょり はハッブル距離 きょり 、あるいはハッブル半径 はんけい と呼 よ ばれるが、これは宇宙 うちゅう の地平 ちへい 面 めん (宇宙 うちゅう の事象 じしょう の地平 ちへい 面 めん 、あるいは粒子 りゅうし 的 てき 地平 ちへい 面 めん )ではない。光速 こうそく を超 こ えて遠 とお ざかる天体 てんたい は赤 あか 方偏 かたへん 移 うつり Z=1.6程度 ていど の天体 てんたい と考 かんが えられるが、この値 ね を超 こ える天体 てんたい はすでに1000個 こ 程度 ていど 観測 かんそく されている。
宇宙 うちゅう の誕生 たんじょう [ 編集 へんしゅう ]
ビッグバン 理論 りろん では、宇宙 うちゅう は極端 きょくたん な高温 こうおん 高密度 こうみつど の状態 じょうたい で生 う まれたとされる(下 した )。その後 ご 、空間 くうかん 自体 じたい が時間 じかん の経過 けいか とともに膨張 ぼうちょう し、銀河 ぎんが はそれに乗 の って互 たが いに離 はな れていく(中 なか 、上 うえ )
ビッグバン理論 りろん (ビッグバン仮説 かせつ )では、宇宙 うちゅう の始 はじ まりはビッグバン と呼 よ ばれる大 だい 爆発 ばくはつ であったとされている。ハッブルの法則 ほうそく によると、地球 ちきゅう から遠 とお ざかる天体 てんたい の速 はや さは地球 ちきゅう からの距離 きょり に比例 ひれい している。そのため、逆 ぎゃく に時間 じかん を遡 さかのぼ れば、過去 かこ のある時点 じてん ではすべての天体 てんたい は1点 てん に集 あつ まっていた、つまり宇宙 うちゅう 全体 ぜんたい が非常 ひじょう に小 ちい さく高温 こうおん ・高密度 こうみつど の状態 じょうたい にあった、と推定 すいてい される。このような初期 しょき 宇宙 うちゅう のモデルは「ビッグバン・モデル」と呼 よ ばれ、1940年代 ねんだい にジョージ・ガモフ が物理 ぶつり 学 がく の理論 りろん へ纏 まと め上 あ げた[19] 。
ガモフはビッグバンの時 とき に発 はっ せられた光 ひかり がマイクロ波 は として観測 かんそく されるはずと予言 よげん した[19] 。その後 ご 、1965年 ねん にアーノ・ペンジアス とロバート・W・ウィルソン によって、宇宙 うちゅう のあらゆる方角 ほうがく から放射 ほうしゃ される絶対温度 ぜったいおんど 3度 ど の黒 くろ 体 たい 放射 ほうしゃ に相当 そうとう するマイクロ波 は (宇宙 うちゅう 背景 はいけい 放射 ほうしゃ )が発見 はっけん された。これは宇宙 うちゅう 初期 しょき の高温 こうおん な時代 じだい に放 はな たれた熱 ねつ 放射 ほうしゃ の名残 なごり とみなされ、予言 よげん の正 ただ しさを裏付 うらづ ける証拠 しょうこ とされた[19] 。
ビッグバン・モデルの研究 けんきゅう は進 すす み、例 たと えばその温度 おんど についてガモフは100億 おく 度 ど 程度 ていど と考 かんが えたが、後 のち に1031 度 ど と試算 しさん されている。ビッグバン直後 ちょくご の宇宙 うちゅう には物質 ぶっしつ は存在 そんざい せず、エネルギーのみが満 み ちた世界 せかい だったと考 かんが えられている。理論 りろん によると、物質 ぶっしつ の基礎 きそ になる素粒子 そりゅうし は100万 まん 分 ぶん の1秒 びょう が経過 けいか した頃 ころ に生 しょう じ、その時 とき には温度 おんど が10兆 ちょう 度 ど 程度 ていど まで下 さ がった。1万 まん 分 ぶん の1秒 びょう 後 ご に温度 おんど は1兆 ちょう 度 ど になり、陽子 ようし や中性子 ちゅうせいし が出来上 できあ がった。宇宙 うちゅう は膨張 ぼうちょう しながらさらに冷 ひ え、3分 ふん 後 ご には水素 すいそ ・ヘリウム・リチウムなどの原子核 げんしかく や電子 でんし が生 しょう じ、温度 おんど は10億 おく 度 ど になった。38万 まん 年 ねん が経過 けいか すると温度 おんど は3800度 ど 程度 ていど になり、電子 でんし が原子核 げんしかく に囚 とら われて原子 げんし となって、ビッグバンが起 お こった時 とき に生 しょう じた光子 こうし が素粒子 そりゅうし に邪魔 じゃま されずに真 ま っ直 す ぐ進 すす めるようになった。これは「宇宙 うちゅう の晴 は れ上 あ がり」と呼 よ ばれ、この光 ひかり が宇宙 うちゅう 背景 はいけい 放射 ほうしゃ である[19] 。原子 げんし は電気 でんき 的 てき に中性 ちゅうせい で反発 はんぱつ しないため、やがて重力 じゅうりょく で纏 まと まり始 はじ めて、約 やく 1~1.5億 おく 年 ねん 後 ご にはファーストスター が[28] 、約 やく 9億 おく 年 ねん 後 ご には[29] 星 せい や銀河 ぎんが を形成 けいせい するようになった[19] 。
しかしその後 ご 、宇宙 うちゅう の地平線 ちへいせん 問題 もんだい や平坦 へいたん 性 せい 問題 もんだい といった、初期 しょき の単純 たんじゅん なビッグバン理論 りろん では説明 せつめい できない問題 もんだい が出 で てきた。これらを解決 かいけつ する理論 りろん として1980年代 ねんだい にインフレーション理論 りろん が提唱 ていしょう され、ビッグバン以前 いぜん に急激 きゅうげき な膨張 ぼうちょう (インフレーション)が起 お こった、とされるようになった[30] 。この理論 りろん では宇宙 うちゅう の真 しん の誕生 たんじょう はビッグバンの前 まえ に無 む から生 しょう じ、急激 きゅうげき な膨張 ぼうちょう (インフレーション)を経 へ てからビッグバンが起 お こったという。インフレーション時 じ に内包 ないほう するエネルギーにはわずかなムラがあり、このムラが原子 げんし の集積 しゅうせき を呼 よ び込 こ んだ事 こと 、またムラが一様 いちよう だったため宇宙 うちゅう が平坦 へいたん になったとしている[29] 。提唱 ていしょう 当時 とうじ のインフレーション理論 りろん には観測 かんそく 結果 けっか が伴 ともな っていなかったが、後 のち に精密 せいみつ な宇宙 うちゅう 背景 はいけい 放射 ほうしゃ の測定 そくてい が理論 りろん と一致 いっち する事 こと が判明 はんめい し、信頼 しんらい 性 せい が高 たか まった[29] 。
宇宙 うちゅう 定数 ていすう を取 と り除 のぞ いたアインシュタイン方程式 ほうていしき の解 かい が示 しめ す宇宙 うちゅう の未来 みらい は、膨張 ぼうちょう がやがて収縮 しゅうしゅく し、最終 さいしゅう 的 てき に一 いち 点 てん につぶれるビッグクランチ と呼 よ ばれるモデルであった。地球 ちきゅう 表面 ひょうめん でボールを空 そら に投 な げると高 たか く上 あ がるが、やがて勢 いきお いが無 な くなり落 お ちて来 く る。同様 どうよう に、膨張 ぼうちょう の原動力 げんどうりょく である熱 ねつ や光 ひかり の放出 ほうしゅつ の力 ちから が低下 ていか し、重力 じゅうりょく が優勢 ゆうせい になると宇宙 うちゅう は膨張 ぼうちょう 速度 そくど を落 お とし、収縮 しゅうしゅく に転 てん じる。ほとんどの科学 かがく 者 しゃ はこのモデルを支持 しじ していた[31] 。
ところが1998年 ねん に膨張 ぼうちょう 速度 そくど を観測 かんそく した2つのグループ[注釈 ちゅうしゃく 3] が、宇宙 うちゅう 誕生 たんじょう 後 ご 70億 おく 年 ねん 頃 ごろ から加速 かそく 膨張 ぼうちょう が始 はじ まったと発表 はっぴょう し、未来 みらい モデルは書 か き換 か えられた。宇宙 うちゅう を加速 かそく 膨張 ぼうちょう させる原動力 げんどうりょく は謎 なぞ のままダークエネルギーと名付 なづ けられ、将来 しょうらい 的 てき にこの量 りょう がどのように推移 すいい するかによって2つのモデルが作 つく られた。ダークエネルギーの増加 ぞうか が続 つづ き膨張 ぼうちょう が加速 かそく され続 つづ けてやがて無限 むげん 大 だい になると、宇宙 うちゅう は素粒子 そりゅうし レベルまでばらばらに引 ひ き裂 さ かれて終焉 しゅうえん を迎 むか える。これはビッグリップ と呼 よ ばれる。ダークエネルギーによる膨張 ぼうちょう が無限 むげん 大 だい に達 たっ しなければ、宇宙 うちゅう は緩 ゆる やかに膨張 ぼうちょう を続 つづ けながらも破綻 はたん しない可能 かのう 性 せい もある[31] 。
宇宙 うちゅう における距離 きょり [ 編集 へんしゅう ]
天文 てんもん 的 てき な距離 きょり を表 あらわ すのには光年 こうねん がよく用 もち いられるが、銀河 ぎんが 団 だん 間 あいだ の距離 きょり や宇宙 うちゅう の構造 こうぞう を取 と り扱 あつか う場合 ばあい にはメガパーセク (Mpc) が使 つか われることがある。1メガパーセクは326万 まん 光年 こうねん 。
おとめ座 ざ 超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん の隣 となり の超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん は、うみへび座 ざ ケンタウルス座 ざ 超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん であるが、両者 りょうしゃ は非常 ひじょう に近 ちか い関係 かんけい にある。
クエーサーは、天体 てんたい の中 なか でも最 もっと も明 あか るいものであるが、宇宙 うちゅう が若 わか い頃 ころ (20億 おく 〜30億 おく 歳 さい の頃 ころ )に多 おお く形成 けいせい された天体 てんたい であるため、遠 とお くに見 み えている。(遠 とお くの天体 てんたい は過去 かこ の事象 じしょう が見 み えている)
ヘルクレス座 ざ かんむり座 ざ グレートウォールは、今 いま までに観測 かんそく された中 なか で最 もっと も大 おお きな宇宙 うちゅう の大 だい 規模 きぼ 構造 こうぞう 。
かみのけ座 ざ 銀河 ぎんが 団 だん を核 かく とするかみのけ座 ざ 超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん も、おとめ座 ざ 超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん の隣 となり の超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん であるが、所属 しょぞく するフィラメントは異 こと なる。かみのけ座 ざ 超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん はかみのけ座 ざ ウォールの中心 ちゅうしん 部 ぶ である。
ハッブルの法則 ほうそく をおとめ座 ざ 銀河 ぎんが 団 だん に当 あ てはめてみると、 20 Mpc × 67 km/s/Mpc = 1340 km/s となり、おとめ座 ざ 銀河 ぎんが 団 だん は、 1340 km/s という速度 そくど で、我々 われわれ から遠 とお ざかっている。ここから、おとめ座 ざ 銀河 ぎんが 団 だん の重力 じゅうりょく による銀河系 ぎんがけい がおとめ座 ざ 方向 ほうこう へ近 ちか づく速度 そくど 185 km/s を引 ひ くことにより、実際 じっさい の相対 そうたい 速度 そくど 1155km/sが導 みちび かれる。
シャプレー超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん は、ラニアケア超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん の隣 となり の超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん 。
人類 じんるい の宇宙 うちゅう 観 かん [ 編集 へんしゅう ]
宇宙 うちゅう の階層 かいそう 構造 こうぞう [ 編集 へんしゅう ]
地球 ちきゅう は惑星 わくせい のひとつであり、周囲 しゅうい に月 つき が回 まわ っている。いくつかの惑星 わくせい が太陽 たいよう の周 まわ りを回 まわ っている。太陽 たいよう とその周 まわ りを回 まわ る惑星 わくせい 、その周 まわ りを回 まわ る衛星 えいせい 、そして準 じゅん 惑星 わくせい 、小惑星 しょうわくせい や彗星 すいせい が太陽系 たいようけい を構成 こうせい している。
太陽 たいよう のように自 みずか ら光 ひか っている星 ほし を恒星 こうせい という。恒星 こうせい が集 あつ まって星団 せいだん を形成 けいせい し、恒星 こうせい や星団 せいだん が集 あつ まって銀河 ぎんが を形成 けいせい している。銀河 ぎんが に含 ふく まれる恒星 こうせい の数 かず は、小 ちい さい銀河 ぎんが で1000万 まん 程度 ていど 、巨大 きょだい な銀河 ぎんが では100兆 ちょう 個 こ に達 たっ するものもあると見 み られている。
銀河 ぎんが は単独 たんどく で存在 そんざい することもあるし、集団 しゅうだん で存在 そんざい することもある。銀河 ぎんが の集団 しゅうだん は、銀河 ぎんが 群 ぐん 、銀河 ぎんが 団 だん と呼 よ ばれる。それらがさらに集 あつ まったものは超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん と呼 よ ばれる。さらに巨視的 きょしてき には、いくつもの超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん が壁 かべ 状 じょう あるいは柱状 ちゅうじょう に連 つら なったようになっていて、これを銀河 ぎんが フィラメント と呼 よ ぶ。壁 かべ 状 じょう のものは特 とく に銀河 ぎんが ウォールもしくはグレートウォール などとも呼 よ ぶ。銀河 ぎんが ウォールや銀河 ぎんが フィラメントの周囲 しゅうい には銀河 ぎんが がほとんど存在 そんざい しないような空虚 くうきょ な大 だい 空間 くうかん が広 ひろ がっていて、この空間 くうかん を超 ちょう 空洞 くうどう (ボイド)と呼 よ ぶ。現在 げんざい の科学 かがく で観測 かんそく されうる最大 さいだい の宇宙 うちゅう の構造 こうぞう がこの超 ちょう 空洞 くうどう と銀河 ぎんが フィラメントの重層 じゅうそう 構造 こうぞう であり、これを宇宙 うちゅう の大 だい 規模 きぼ 構造 こうぞう と呼 よ ぶ。この構造 こうぞう は面 めん と空洞 くうどう から成 な ることから「宇宙 うちゅう の泡 あわ 構造 こうぞう 」としてよく表現 ひょうげん される。
我々 われわれ の住 す む銀河 ぎんが は、銀河系 ぎんがけい あるいは天 そら の川 かわ 銀河 ぎんが と呼 よ ばれ、2000億 おく ~4000億 おく 個 こ の恒星 こうせい が存在 そんざい している。天 そら の川 かわ 銀河 ぎんが は直径 ちょっけい 10万 まん 光年 こうねん ほどの大 おお きさで、地球 ちきゅう から見 み ると文字通 もじどお り天 あま の川 がわ となって見 み える。星座 せいざ を形 かたち づくるような明 あか るい星 ほし は地球 ちきゅう の近傍 きんぼう にある星 ほし であり、ほとんどは数 すう 光年 こうねん から千 せん 数 すう 百 ひゃく 光年 こうねん ほどの距離 きょり にある。
天 そら の川 かわ 銀河 ぎんが の所属 しょぞく する銀河 ぎんが 群 ぐん は局所 きょくしょ 銀河 ぎんが 群 ぐん と呼 よ ばれ、局所 きょくしょ 銀河 ぎんが 群 ぐん はおとめ座 ざ 超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん の一員 いちいん である。また、おとめ座 ざ 超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん は、「うお座 ざ ・くじら座 ざ 超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん Complex 」という名 な の長 なが さ10億 おく 光年 こうねん の銀河 ぎんが フィラメントの一部 いちぶ である。
なお、超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん の枠組 わくぐ みとしては、おとめ座 ざ 超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん より大 おお きな範囲 はんい となるラニアケア超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん を設定 せってい すべきとの考 かんが えもある。ラニアケア超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん の中心 ちゅうしん には、グレートアトラクター と呼 よ ばれる巨大 きょだい な重力 じゅうりょく 源 げん が存在 そんざい し、おとめ座 ざ 超 ちょう 銀河 ぎんが 団 だん も、それにより引 ひ きつけられている。ただし、宇宙 うちゅう 膨張 ぼうちょう によって引 ひ き離 はな される力 ちから のほうが大 おお きいので近 ちか づいているわけではない。
地球 ちきゅう から観測 かんそく 可能 かのう な範囲 はんい (光 ひかり が届 とど く範囲 はんい )には、少 すく なくとも1700億 おく 個 こ の銀河 ぎんが が存在 そんざい すると考 かんが えられている。
Constituent spatial scales of the observable universe
このダイアグラムは宇宙 うちゅう を視 み る視野 しや を、まず地球 ちきゅう あたりだけに焦点 しょうてん をあてた状態 じょうたい から始 はじ めて、次第 しだい に大 だい 規模 きぼ なスケールへと変化 へんか させている。各 かく 写真 しゃしん の視野 しや のスケールは、左 ひだり から右 みぎ へと、そして上 うえ から下 した へと大 おお きくなる。
地球 ちきゅう 上 じょう の人類 じんるい が観測 かんそく 可能 かのう な範囲 はんい [ 編集 へんしゅう ]
中世 ちゅうせい に似 に た、現代 げんだい の人類 じんるい 中心 ちゅうしん の宇宙 うちゅう 観 かん 。観測 かんそく 可能 かのう な宇宙 うちゅう は無数 むすう に選択肢 せんたくし があるが、人類 じんるい が住 す む太陽系 たいようけい を宇宙 うちゅう の中心 ちゅうしん であるかのように見立 みた てて宇宙 うちゅう を対数 たいすう スケール で表 あらわ した図 ず 。
上 うえ で説明 せつめい したように、本当 ほんとう の宇宙 うちゅう 全体 ぜんたい の大 おお きさは全然 ぜんぜん 分 わ かっていないが、現時点 げんじてん での観測 かんそく 可能 かのう な限界 げんかい ライン(宇宙 うちゅう の地平線 ちへいせん )の算出 さんしゅつ というのは、全然 ぜんぜん 別 べつ の簡単 かんたん な問題 もんだい であり、簡単 かんたん に算出 さんしゅつ できる。地球 ちきゅう から理論 りろん 上 じょう 観測 かんそく 可能 かのう な領域 りょういき (観測 かんそく 可能 かのう な宇宙 うちゅう )は、半径 はんけい 約 やく 450億 おく 光年 こうねん の球状 きゅうじょう の範囲 はんい である。ただしこの大 おお きさは赤 あか 方偏 かたへん 移 うつり から計算 けいさん された理論 りろん 上 じょう の値 ね であり、直接 ちょくせつ の観測 かんそく によって正確 せいかく に分 わ かっているわけではない。
なお現代 げんだい の自然 しぜん 科学 かがく では宇宙 うちゅう に特別 とくべつ な中心 ちゅうしん があるとは考 かんが えられておらず、宇宙 うちゅう 全体 ぜんたい について考察 こうさつ するとき、人類 じんるい や地球 ちきゅう を特別 とくべつ 扱 あつか いして中心 ちゅうしん として扱 あつか うなどという考 かんが え方 かた はそもそも根本 こんぽん 的 てき に間違 まちが っている、もってのほかだ、と考 かんが えられている、ということは強調 きょうちょう しておかなければならない。
「天体 てんたい から放 はな たれた光 ひかり が地球 ちきゅう にたどり着 つ くまでの時間 じかん に光速 こうそく をかけたもの」は光 ひかり 路 ろ 距離 きょり (英語 えいご 版 ばん ) (あるいは光行 みつゆき 距離 きょり )と呼 よ ばれている。これは光 ひかり が地球 ちきゅう に届 とど くまでの間 あいだ に、光 ひかり の旅 たび した道 みち のりを表 あらわ す。光 ひかり 路 ろ 距離 きょり では、電磁波 でんじは により観測 かんそく される宇宙 うちゅう [注釈 ちゅうしゃく 4] の果 は てから地球 ちきゅう までの光 ひかり の旅 たび した道 みち のりは約 やく 138億 おく 光年 こうねん と推定 すいてい されている。これは光速 こうそく に宇宙 うちゅう の年齢 ねんれい をかけたものだが、この値 ね は先 さき に述 の べた2つの距離 きょり (450億 おく 光年 こうねん 、4100万 まん 光年 こうねん )と値 ね が異 こと なっている。光 ひかり が地球 ちきゅう に届 とど く間 あいだ に宇宙 うちゅう が膨張 ぼうちょう し、そのため光 ひかり の道 みち のりが延 の び、また光 ひかり を放 はな った空間 くうかん が遠 とお ざかるからである。つまり、光 ひかり 路 ろ 距離 きょり はある時刻 じこく における空間 くうかん 上 じょう の2点 てん 間 あいだ の距離 きょり を指 さ し示 しめ すものではない。天文学 てんもんがく では光 ひかり 路 ろ 距離 きょり を天体 てんたい までの距離 きょり とみなすことが多 おお いが、それは我々 われわれ に届 とど く光 ひかり が旅 たび した道 みち のりであり、現在 げんざい の天体 てんたい までの距離 きょり や、天体 てんたい が光 ひかり を放 はな ったときの天体 てんたい までの距離 きょり を示 しめ すものではない。
現在 げんざい (21世紀 せいき 初頭 しょとう )の地球 ちきゅう 上 じょう の人類 じんるい が観測 かんそく することができる最 もっと も古 ふる い時代 じだい に放 はな たれた光 ひかり は、約 やく 138億 おく 年 ねん 前 まえ に約 やく 4100万 まん 光年 こうねん 離 はな れた空間 くうかん から放 はな たれた光 ひかり だ、などと、最近 さいきん 数 すう 十 じゅう 年 ねん は考 かんが えられており、「その光源 こうげん がある空間 くうかん は、現在 げんざい 450億 おく 光年 こうねん の彼方 かなた にあり、光 こう は138億 おく 年 ねん かけて138億 おく 光年 こうねん の道 みち のりを旅 たび してきた。わずか4100万 まん 光年 こうねん の距離 きょり を光 ひかり が進 すす むのに138億 おく 年 ねん もの時間 じかん を費 つい やしたのは宇宙 うちゅう の膨張 ぼうちょう が地球 ちきゅう への接近 せっきん を阻 はば んだためだ」などと、ここ数 すう 十 じゅう 年 ねん の物理 ぶつり 学者 がくしゃ ・天文学 てんもんがく 者 しゃ などによって考 かんが えられている。(なおこれを分 わ かりやすく喩 たと える と、流 なが れの速 はや い川 かわ を上流 じょうりゅう へ向 む かう船 ふね がなかなか前 まえ に進 すす めないという状況 じょうきょう に似 に ている。「宇宙 うちゅう 空間 くうかん の膨張 ぼうちょう 」という仮定 かてい はそもそも一般 いっぱん 相対性理論 そうたいせいりろん を原理 げんり に据 す えて導 みちび き出 だ しているわけだが、電磁波 でんじは の媒質 ばいしつ である空間 くうかん の膨張 ぼうちょう により地球 ちきゅう を基点 きてん としたときの、地球 ちきゅう から離 はな れた場所 ばしょ にある光 ひかり の速度 そくど が変化 へんか しても特殊 とくしゅ 相対性理論 そうたいせいりろん における「光 ひかり 速度 そくど 不変 ふへん の法則 ほうそく 」とは矛盾 むじゅん しない)。
《地球 ちきゅう 上 じょう から見 み ることができる宇宙 うちゅう の大 おお きさ》とは、人間 にんげん が物理 ぶつり 的 てき に観測 かんそく 可能 かのう な宇宙 うちゅう の時空 じくう の最大 さいだい 範囲 はんい を指 さ す表現 ひょうげん である。宇宙 うちゅう は膨張 ぼうちょう し続 つづ けているため、宇宙 うちゅう の大 おお きさをと言 い うと、観測 かんそく できる光 ひかり のなかでも、最 もっと も古 ふる い時代 じだい に光 ひかり が放 はな たれた空間 くうかん のことを指 さ している。この空間 くうかん から光 ひかり が放 はな たれたとき、つまり約 やく 138億 おく 年 ねん 前 まえ (宇宙 うちゅう の晴 は れ上 あ がり直後 ちょくご )、この空間 くうかん (観測 かんそく 可能 かのう な宇宙 うちゅう の果 は て)は地球 ちきゅう がある位置 いち から(地球 ちきゅう を中心 ちゅうしん とする全 ぜん 方向 ほうこう に宇宙 うちゅう 論 ろん 的 てき 固有 こゆう 距離 きょり において)約 やく 4100万 まん 光年 こうねん 離 はな れたところにあった。そしてこの空間 くうかん は、地球 ちきゅう の位置 いち から、光 ひかり の約 やく 60倍 ばい の速度 そくど [注釈 ちゅうしゃく 5] で遠 とお ざかっていた、とされる。この空間 くうかん までの現在 げんざい の距離 きょり である共 きょう 動 どう 距離 きょり (英語 えいご 版 ばん ) は、約 やく 450億 おく 光年 こうねん [注釈 ちゅうしゃく 6] と推定 すいてい されている[32] 。
なお典型 てんけい 的 てき な銀河 ぎんが の直径 ちょっけい でも3万 まん 光年 こうねん であり、隣 となり どうしの銀河 ぎんが の間 あいだ の典型 てんけい 的 てき な距離 きょり は300万 まん 光年 こうねん にすぎない[33] 。例 たと えば、我々 われわれ 人類 じんるい が属 ぞく している天 そら の川 かわ 銀河 ぎんが はざっと10万 まん 光年 こうねん の直径 ちょっけい であり[34] 、我々 われわれ の銀河 ぎんが に最 もっと も近 ちか い銀河 ぎんが のアンドロメダ銀河 ぎんが はおよそ250万 まん 光年 こうねん 離 はな れている[35] 。観測 かんそく 可能 かのう な宇宙 うちゅう の範囲 はんい 内 ない だけでもおそらく1000億 おく 個 こ (1011 個 こ )の銀河 ぎんが が存在 そんざい している[36] 。
人類 じんるい の宇宙 うちゅう 観 かん は、ここ百 ひゃく 年 ねん ほどの間 あいだ で大 おお きく進展 しんてん してきた。学問 がくもん 的 てき には、静的 せいてき な宇宙 うちゅう 観 かん から動的 どうてき な宇宙 うちゅう 観 かん へと移行 いこう し、科学 かがく 技術 ぎじゅつ 的 てき には、人類 じんるい は有人 ゆうじん 宇宙 うちゅう 飛行 ひこう を実現 じつげん し、地球 ちきゅう 以外 いがい の天体 てんたい である月 つき に降 お り立 た ち、国際 こくさい 宇宙 うちゅう ステーションも建造 けんぞう した。宇宙 うちゅう に関 かん するSFや映画 えいが などの創作 そうさく 物 ぶつ も啓蒙 けいもう 的 てき な意義 いぎ を持 も っていた。
中 なか でも物理 ぶつり 学 がく 上 じょう の時 とき 空間 くうかん に関 かん する観念 かんねん の変革 へんかく は、大 おお きな意味 いみ を持 も っている。学問 がくもん 上 じょう の大 おお きな起点 きてん となったばかりではなく、我々 われわれ の生活 せいかつ 上 じょう の常識 じょうしき からの類推 るいすい が、宇宙 うちゅう の本質 ほんしつ を考察 こうさつ するためには全 まった く不適合 ふてきごう であることを示 しめ した意味合 いみあ いも持 も っている。
奇蹟 きせき 的 てき な宇宙 うちゅう [ 編集 へんしゅう ]
そのように、物理 ぶつり 学 がく に大改革 だいかいかく がもたらされた当初 とうしょ 、この宇宙 うちゅう に存在 そんざい する各 かく 物理 ぶつり 定数 ていすう がどうしてそのような値 ね になったのかも次第 しだい に解明 かいめい されていくものと思 おも われていた。しかし、超 ちょう ひも理論 りろん などによれば、今 いま の宇宙 うちゅう に見 み られる物理 ぶつり 定数 ていすう は、宇宙 うちゅう 創世 そうせい 時 じ にたまたまそうなっただけで、実 じつ はどんな値 ね でも採 と り得 え たというのである。そのパターンは実 じつ に10の500乗 じょう 通 どお りにも及 およ ぶという。そしてこれらの値 ね は、人間 にんげん の存在 そんざい のために都合 つごう 良 よ く出来 でき 過 す ぎている。つまり、我々 われわれ の住 す む宇宙 うちゅう は奇蹟 きせき 的 てき な宇宙 うちゅう なのである。この宇宙 うちゅう の不思議 ふしぎ さに対 たい して、これを紐解 ひもと こうとする試 こころ みもある。人間 にんげん 原理 げんり によれば、生成 せいせい される宇宙 うちゅう は無数 むすう にあるため、その中 なか のひとつがたまたま人間 にんげん に都合 つごう がよくても驚 おどろ くに当 あ たらない、という。例 たと えば、10の500乗 じょう 個 こ の宇宙 うちゅう があれば、10の500乗 じょう のパターンのうちの特別 とくべつ なひとつが現 あらわ れたとしても不思議 ふしぎ ではなく、我々 われわれ がたまたまそこに居 い るだけということになる。
宇宙 うちゅう と哲学 てつがく [ 編集 へんしゅう ]
この節 ふし は検証 けんしょう 可能 かのう な参考 さんこう 文献 ぶんけん や出典 しゅってん が全 まった く示 しめ されていないか、不十分 ふじゅうぶん です。 出典 しゅってん を追加 ついか して記事 きじ の信頼 しんらい 性 せい 向上 こうじょう にご協力 きょうりょく ください。(このテンプレートの使 つか い方 かた ) 出典 しゅってん 検索 けんさく ? : "宇宙 うちゅう " – ニュース · 書籍 しょせき · スカラー · CiNii · J-STAGE · NDL · dlib.jp · ジャパンサーチ · TWL (2022年 ねん 1月 がつ )
「宇宙 うちゅう は何故 なぜ あるのか」のような問 と いは存在 そんざい 論 ろん と呼 よ ばれ、認識 にんしき 論 ろん と並 なら ぶ形而上学 けいじじょうがく の主要 しゅよう テーマのひとつである。
ライプニッツ は、存在 そんざい 論 ろん において「なぜ何 なに もないのではなく、何 なに かがあるのか 」という形 かたち でこれを定式 ていしき 化 か し、カント やショーペンハウアー 、ベルクソン らが取 と り組 く み、ハイデガー もまたこの問題 もんだい の重要 じゅうよう 性 せい を説 と いた。
これに対 たい し、ウィトゲンシュタイン をはじめとする不可知論 ふかちろん の立場 たちば からは、「語 かた りえないものについては、沈黙 ちんもく しなければならない」との論 ろん がある。
地球 ちきゅう 外 がい 生命 せいめい の存在 そんざい [ 編集 へんしゅう ]
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地球 ちきゅう が宇宙 うちゅう において典型 てんけい 的 てき な天体 てんたい であると仮定 かてい すると、宇宙 うちゅう には数 すう 多 おお くの地球 ちきゅう 外 がい 生命 せいめい が存在 そんざい することになる。しかし現在 げんざい に至 いた るまで地球 ちきゅう 外 がい 生命 せいめい の存在 そんざい が確認 かくにん されたことはなく、この問題 もんだい は天文学 てんもんがく 上 じょう の未 み 解決 かいけつ 問題 もんだい の一 ひと つとされている。
星 ほし に人 ひと が住 す んでいるという着想 ちゃくそう は古来 こらい より見 み られる。日本 にっぽん 最古 さいこ の物語 ものがたり とされる竹 たけ 取 と 物語 ものがたり においても、かぐや姫 ひめ は月 つき の住人 じゅうにん であり、ロ ろ ーマ帝国 まていこく 時代 じだい の作家 さっか の作品 さくひん には太陽 たいよう の住人 じゅうにん や金星 きんぼし の住人 じゅうにん の話 はなし が出 で てくるという。
宇宙 うちゅう の観測 かんそく ・探査 たんさ [ 編集 へんしゅう ]
人工 じんこう 衛星 えいせい や宇宙 うちゅう ステーション など、地球 ちきゅう の軌道 きどう 上 うえ の人工 じんこう 天体 てんたい が開発 かいはつ されている。これらの人工 じんこう 天体 てんたい は例 たと えば、GPS などの衛星 えいせい 測位 そくい システム や微小 びしょう 重力 じゅうりょく 実験 じっけん などの科学 かがく 実験 じっけん のために利用 りよう されている。
宇宙 うちゅう 開発 かいはつ やその周辺 しゅうへん 技術 ぎじゅつ について、現時点 げんじてん で実現 じつげん されていないが実現 じつげん のための研究 けんきゅう 開発 かいはつ が行 おこな われている、あるいは概念 がいねん として提案 ていあん されているものとして、宇宙 うちゅう 太陽光 たいようこう 発電 はつでん や軌道 きどう エレベータ などがある。
宇宙 うちゅう 太陽光 たいようこう 発電 はつでん は、宇宙 うちゅう 空間 くうかん での太陽光 たいようこう 発電 はつでん と無線 むせん による送電 そうでん を組 く み合 あ わせたシステムである。宇宙 うちゅう 空間 くうかん での太陽光 たいようこう 発電 はつでん は、大気 たいき による減衰 げんすい がなく、また天候 てんこう の変化 へんか や昼夜 ちゅうや の移 うつ り変 か わりに左右 さゆう されないため、地上 ちじょう における太陽光 たいようこう 発電 はつでん に比 くら べて大 おお きな電力 でんりょく が安定 あんてい して得 え られることが見込 みこ まれている。
軌道 きどう エレベータは、静止 せいし 衛星 えいせい 軌道 きどう 上 じょう の宇宙 うちゅう 基地 きち と地上 ちじょう とを結 むす ぶケーブル上 じょう を往復 おうふく する乗 の り物 もの である。軌道 きどう エレベータは、従来 じゅうらい のロケットによる輸送 ゆそう に比 くら べて、安定 あんてい 的 てき に大 だい 容量 ようりょう の貨物 かもつ を輸送 ゆそう できると見込 みこ まれている。
この
節 ふし の
加筆 かひつ が
望 のぞ まれています。
(2022年 ねん 1月 がつ )
理論 りろん 物理 ぶつり 学 がく において、並行 へいこう 宇宙 うちゅう の存在 そんざい を議論 ぎろん することがあり、多元 たげん 宇宙 うちゅう 論 ろん として知 し られる。
^ Λ らむだ -CDMモデル
^ 光速 こうそく を上回 うわまわ る速度 そくど で宇宙 うちゅう が膨張 ぼうちょう しているため、年齢 ねんれい よりも大 おお きくなる[5] 。
^ この2つのグループはライバル関係 かんけい にあり、それらが同 おな じ結論 けつろん に至 いた った事 こと が観測 かんそく の信 しん ぴょう性 せい を高 たか めた。荒 あら 舩、p. 19
^ 電磁波 でんじは による観測 かんそく に制限 せいげん されない、観測 かんそく 可能 かのう な宇宙 うちゅう との違 ちが いに注意 ちゅうい 。
^ ここでいう「速度 そくど 」の大 おお きさとは地球 ちきゅう のある位置 いち から対象 たいしょう までの宇宙 うちゅう 論 ろん 的 てき 固有 こゆう 距離 きょり を宇宙 うちゅう 時間 じかん で微分 びぶん したものである。以下 いか 、「宇宙 うちゅう の大 おお きさ」の項目 こうもく における「速度 そくど 」および「速 はや さ」はこの定義 ていぎ に準 じゅん ずる。
^ 450億 おく 光年 こうねん 先 さき の空間 くうかん は現在 げんざい における光子 こうし の粒子 りゅうし 的 てき 地平 ちへい 面 めん である。
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