【驚愕】宇宙の謎3選に迫る!その②

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宇宙には、信じられない謎があります。

というか謎だらけと言っても過言ではありません。

ここでは、そのたくさんある中の3つの謎に迫ります。



①パラレルワールドは存在する?

現在の宇宙論が、ビッグバン理論とインフレーション理論を想定する限り、観測不可能な宇宙が存在すると認めざるを得ません。

つまり、ビッグバンから生まれた私たちが住む宇宙領域外は、決して物理的に干渉、観測できないことになります。

物理的に干渉できないのだからこれは別の宇宙であり、パラレルワールド(平行宇宙)であるとするのです。

また、別の考え方もあります。

インフレーションの過程で複数の泡が生じ、それらが独自に成長して無数の宇宙(泡宇宙)が生まれる可能性があります。

「インフレーション」理論とは、宇宙がビッグバンの後に急速に拡大したとする理論でありますが、言い換えると、宇宙はまるで風船のように膨張していったとみなされています。

この理論によって、無数の泡となる宇宙が存在するといった事が示唆されているのです。

②宇宙に果てはあるのか

「閉じた宇宙」とは、宇宙空間の広さは有限であり、果てまで進んでいくともとの位置に戻って来るという考え方であり、「開いた宇宙」とは、宇宙空間は無限に広がり、宇宙の果てという場所は存在しないという考え方であります。

現在、宇宙空間は加速膨張していますが、「閉じた宇宙」は、永久に膨張するのではなくやがて収縮するようになると言われています。

宇宙が収縮することで最終的に宇宙の大きさは「無」となるというのが「閉じた宇宙」であり、収縮に転じるということは宇宙空間は無限大ではなく収縮に転じた地点が宇宙の果てということになります。

「閉じた宇宙」のイメージはボールのような球形の世界に相当します。

ボールの表面のある点をスタート地点とし、ボールの表面を指でなぞっていくとグルリと一周まわり、もとの位置に戻ります。

「閉じた宇宙」のモデルが球体だとすると、「開いた宇宙」は乗馬で使用する「鞍」のような形がモデルとなります。

この2つの説でどちらが正しいのか、それともどちらも間違っているのか、その答えは現在の人間には残念ながら導き出せていません。

私たち人間の住む地球やそれを含む太陽系、天の川銀河などの観測可能な宇宙空間は宇宙全体のほんの一部であり、望遠鏡をはじめとしたあらゆる手段で観測しながらその形容を推測するしかないのです。

③この世は3次元ではなく高次元?

私たちが住むこの世は3次元に時間を加えた4次元です。

しかしながら、この世は現実、10次元だというのです。

私たちの世界に存在する高次元空間があるとしたら、現段階では、私たちが考え得る宇宙の尺度しか使えないので、想像する事すら出来ません。

物質の形や大きさを表す尺度は、縦、横、高さを座標とする3次元空間の指標であります。

縦、横、高さの3つの座標に付け加わる次の座標を、現在の私たちは想像することが出来ません。

高次元の空間において理論物理学者は、10次元空間の中に私たちの住む4次元空間は存在しているといいます。

残りの6次元は極端に小さく、3次元的には見えません。

そして、この6次元は丸く閉じていて、4次元空間に接触しているのです。

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【驚愕】宇宙の謎3選に迫る!①

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宇宙には、信じられない謎があります。

というか謎だらけと言っても過言ではありません。

ここでは、そのたくさんある中の3つの謎に迫ります。



①ブラックホールの謎

ブラックホールは、太陽の20倍以上重い星が一生を終える時、自らの重力に耐え切れなくなり、中心にぎゅ~っと集められ爆発してできたものなのです。

そして、大爆発が起きた後も、中心部は重すぎて自分の重さを支えられず、さらに中心へつぶれ続け、重力も強くなっていくのです。

こうして光さえも脱出できない程の重力が強いブラックホールが誕生するようです。

ブラックホールに吸い込まれた人間がいたとしたら、どうなるのでしょうか。

吸い込まれた人間は極めて大きい重力の力でどんどん吸い込まれ、身体が重力のせいで引き延ばされやがてちぎれると言われています。

それを傍から見ている人がいたとしたら、アインシュタインの相対性理論により、ブラックホールの重力によって空間がゆがんでいる為、吸い込まれている人間はブラックホール入り口付近で止まって見えるのです。

ブラックホールやその付近では、物理法則が成り立たなくなっているのです。

②多世界解釈の宇宙

量子力学の理論の一つで、歴史は常に様々な「世界」に分岐しています。

「母宇宙」があり、それから分岐した宇宙が「子宇宙」です。

この世の宇宙はひとつではなく、無数にあるという解釈です。

③ダークエネルギー、ダークマターとは

現代宇宙論において、加速しながら膨張していると考えられている仮説上のエネルギーを、ダークエネルギー(暗黒エネルギー)と呼んでいます。

ダークエネルギーは、重力とは反対方向の力を持つ反重力のエネルギーを指しています。

宇宙が加速膨張する為には、重力エネルギーに逆らうような、重力よりも強い逆方向のエネルギーが必要不可欠となります。

宇宙論において、そのエネルギーをダークエネルギーとしているのです。

また、宇宙には、質量はあるがその存在が明らかにされていない物質もあり、その物質をダークマター(暗黒物質)と呼んでいます。

宇宙のエネルギーに占める割合は、通常の原子等の物質が4.9%、ダークエネルギーが68.3%、ダークマターが26.8%とされています。

言い換えると、私たちが宇宙で存在確認しているものは、全体の5%にしか過ぎないという事です。

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【驚愕】宇宙の始まりビッグバンの前には何があったのか?

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宇宙は何も無いところから大爆発をして始まったという「ビッグバン理論」が最も有力な説となっています。

高温高密度の1点から始まったとされ、加速膨張された宇宙は低温低密度へと変化し、私たち生命が住める環境が整ったというわけです。

このビッグバン理論が正しければ、さらに疑問が沸きます。

「ビッグバンの前は何があったのか?」という疑問です。

ここでは、そんな疑問に答えていきます。



私たちはブラックホールの中にいる?

私たちは既にブラックホールの中にいるという説があります。

ブラックホールは、太陽の10倍以上の重さの恒星が一生を終え、自らの重力に耐え切れなくなり、中心へ収縮して大爆発を起こし変化して出来たものです。

その為、中心の重力は無限大になり、光さえも吸い込んで抜け出せれなくなります。

ビッグバンが起きる前は、高温高密度で高エネルギーの状態で存在していたと言われています。

このような現象が起こり得るのはブラックホールの中であり、私たちの宇宙は、別の宇宙のブラックホールの中で生まれたというわけです。

現在では、多数の物理学者が、宇宙は一つではなくたくさんあると考えています。

別の宇宙こそがブラックホールの中にあるというのです。

ブラックホールに存在する特異点は無限の密度を持つと言われていますが、この世に「無限」という概念は存在しません。

ブラックホールの質量やエネルギーは、無限に近いほど圧縮されますが、厳密に言うと、完全に無限になるのではなく、ある時ついに大爆発を起こすのです。

これが、ビッグバンではないのか…ということになります。

その説が正しいとされるならば、私たちは別の宇宙のブラックホールの中にいるという事になります。

私たちの宇宙ですら広大なのに、その広大な宇宙が、別の宇宙の中に存在する一部のブラックホールの中にあるだなんて、奇妙ですし、理解の域を超えますね。

宇宙は謎だらけです。

しかし、ブラックホールの謎さえ解ければ、全ての謎は解けるとまで言われています。

私たち人類の文明が途絶えるまでに、宇宙の謎は解明される時が来るのでしょうか。

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【宇宙の膨張】宇宙は膨張しているが、銀河は膨張していない

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「宇宙は加速膨張している」と現在の宇宙論では言われています。

2011年のノーベル物理学賞で「宇宙の加速膨張の発見」により、ソウル・パールムッターとブライアン・シュミット、アダム・リースの3名が受賞しました。

私たちが存在する宇宙は、138億年ほど前にビッグバンで始まり、その後、宇宙は膨張し続け、現在の大きさになりました。

宇宙膨張の発見は、アメリカの天文学者エドウィン・ハッブルの1920年代の銀河の観測が基礎になっています。

ハッブルが発見したのは、「遠方の銀河ほど速く遠ざかる」という事実であります。



「宇宙の加速膨張」においてのよくある勘違い

宇宙空間が「500万光年離れるごとに後退速度が秒速150km」膨張するという事を想像するのは、なかなか難しいかもしれません。

これは500万光年離れた2つの銀河が、お互いに1秒間に150kmずつ離れていくことを意味しています。

1000万光年離れた2つの銀河は2倍の秒速300kmであり、1万光年離れた2つの銀河は20倍の秒速3000kmで離れるのです。

この宇宙の加速膨張について、よく誤解されることがあります。

宇宙膨張とは、銀河と銀河の間の距離が離れていくことであり、個々の銀河が大きくなっていくわけではありません。

銀河自体の大きさが、宇宙膨張によって左右されることは無いので、銀河の中の星と星との距離も宇宙膨張によって変わる事はありません。

なぜなら、銀河は中に含まれる多数の星の連動と、お互いの重力がちょうど釣り合っているからです。

また、全ての銀河がお互いに遠ざかっているかと言えば、そうではありません。

例えば、私たちの住む天の川銀河と隣に位置するアンドロメダ銀河は、秒速200km程度の速さでお互いに近づいています。

他の銀河でも、銀河が多く集まっている領域では、宇宙膨張よりも銀河同士の重力が強いため、お互いに引き合う事があります。

つまり、銀河団内の銀河同士では、ハッブルの法則は成り立たず、それら以上に離れた銀河同士のみに成り立つのです。

ハッブルの最初の観測はたった600万光年の範囲の18個の銀河についてのものでした。

この程度の観測で法則を導き出したハッブルの洞察力には感嘆せざるを得ません。

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【宇宙の構造】宇宙には超巨大な空洞がある ~ボイドの発見~

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1981年頃、宇宙には銀河が全く存在していない領域がある事が分かりました。

アメリカの天文学者達は「牛飼い座」の方向の3億光年先に1億5000万光年にわたって銀河が存在しない領域を見つけて、「牛飼い座のボイド」という名前を付けました。

ボイドというのは英語で「空虚」という意味です。

本当に実際、ボイドが宇宙には数多く存在するのでしょうか。



蜂の巣のように存在するボイド

多数のボイドの存在を確認するために、1982年から宇宙のあらゆる方向で、約2万個の銀河の位置と距離を求める観測が行われました。

その結果、驚くべきことに、1億光年程度の大きさのボイドが至るところに存在し、ボイド同士が「おしくらまんじゅう」でお互いがぶつかり合っているように存在していたのです。

これらの銀河のかたまりが銀河団であり、超銀河団であります。

宇宙における銀河団の分布は、まるで蜂の巣のようです。

銀河系の集合した超銀河団は、このボイドを取り巻くように膜状に連なり、ちょうど石鹸を泡立てた時のように幾重にも泡が積み重なって、宇宙の大規模構造を構成しています。

現在観測されている限り、宇宙の果てまでこの泡状の構造が連なっており、直径数億光年の泡の表面には銀河がひしめいているのです。

ボイドの大きさは、約1億光年ですので、非常に大きな蜂の巣穴だと言えます。

そして、典型的なボイドは1億光年程度の大きさがあるが、2004年に見つかった巨大ボイドの大きさは桁が1つ違います。

これほど大きなボイドは、今まで見つかったことがないのはもちろん、ビッグバンから大規模構造が形成されるまでの過程をコンピュータでシミュレーションしても再現できないといいます。

直径は10億光年弱で、地球から60~100億光年の距離にあるとの事です。

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【分かりやすく説明】宇宙に果てはあるのか ~「閉じた宇宙」と「開いた宇宙」~

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宇宙に果てはあるのでしょうか。

みなさん一度は考えた事があると思いますが、答えは導き出せませんよね。

現在の宇宙論では2つの仮説が存在します。



「閉じた宇宙」と「開いた宇宙」

「閉じた宇宙」とは、宇宙空間の広さは有限であり、果てまで進んでいくともとの位置に戻って来るという考え方であり、「開いた宇宙」とは、宇宙空間は無限に広がり、宇宙の果てという場所は存在しないという考え方であります。

現在、宇宙空間は加速膨張していますが、「閉じた宇宙」は、永久に膨張するのではなくやがて収縮するようになると言われています。

宇宙が収縮することで最終的に宇宙の大きさは「無」となるというのが「閉じた宇宙」であり、収縮に転じるということは宇宙空間は無限大ではなく収縮に転じた地点が宇宙の果てということになります。

「閉じた宇宙」のイメージはボールのような球形の世界に相当します。

ボールの表面のある点をスタート地点とし、ボールの表面を指でなぞっていくとグルリと一周まわり、もとの位置に戻ります。

表面を無限に回り続けることが出来るがボールの大きさ自体は有限であるという、果ては無いが限りはある空間です。

地球にも果ては存在しないが地球自体の大きさは決まっているのと同じです。

「開いた宇宙」とは、そもそも宇宙空間は無限の空間内にビッグバンが起きたものであり、無限の空間の中を膨張しているのだから当然宇宙の果てなどは存在しないという説であります。

「開いた宇宙」とは、どのような形をしているのでしょうか。

「閉じた宇宙」のモデルが球体だとすると、「開いた宇宙」は乗馬で使用する「鞍」のような形がモデルとなります。

この2つの説でどちらが正しいのか、それともどちらも間違っているのか、その答えは現在の人間には残念ながら導き出せていません。

私たち人間の住む地球やそれを含む太陽系、天の川銀河などの観測可能な宇宙空間は宇宙全体のほんの一部であり、望遠鏡をはじめとしたあらゆる手段で観測しながらその形容を推測するしかないのです。

宇宙の果てを観測できる日は訪れるのでしょうか。。。

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【宇宙には別の宇宙がある?】並行宇宙論(パラレルワールド)とは

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私たちが住んでいるこの宇宙は、たった一つだけの宇宙なのでしょうか。

私たちの宇宙以外に、別の宇宙があるとしたらどうでしょう。

しかも複数存在するとしたら。

ここでは、そんな奇妙な宇宙論についてお伝えします。



人間の常識を超えた宇宙がある

「宇宙は多数存在する」と考える理論を「並行宇宙論」、「多重宇宙論」などと呼び、そういった宇宙を「パラレルワールド」と言います。

私たちの住んでいる宇宙は、たくさんある中のひとつにすぎないという理論です。

人間の常識からすると奇妙な理論であり、映画の中の世界観のように聞こえます。

実際に人間の目で確かめる事の出来ないこの例は、かつてはサイエンス・フィクションの世界の話として受け取られていました。

しかし、近年、現代物理学を追求していくと、この奇妙な宇宙観は決して単なるサイエンス・フィクションとは言えないのが現状である。

さらに、別の宇宙では、それぞれ異なる時空や物質、エネルギー、物理法則などが存在する可能性もあるというのです。

つまりは、別の宇宙があるとすれば、それは、私たちの宇宙とは全く異なった、私たちの常識などまるで通用しない宇宙が存在するという事なのです。

なぜ、平行宇宙論が有力な理論となったのか

では、なぜ並行宇宙論が有力とされてきたのでしょうか。

その理由を挙げてみます。

①インフレーション理論から導く理論

現在の宇宙論が、ビッグバン理論とインフレーション理論を想定する限り、観測不可能な宇宙が存在すると認めざるを得ません。

つまり、ビッグバンから生まれた私たちが住む宇宙領域外は、決して物理的に干渉、観測できないことになります。

物理的に干渉できないのだからこれは別の宇宙であり、平行宇宙であるとするのです。

②複数の泡によるもの

インフレーションの過程で複数の泡が生じ、それらが独自に成長して無数の宇宙(泡宇宙)が生まれる可能性があります。

「インフレーション」理論とは、宇宙がビッグバンの後に急速に拡大したとする理論でありますが、言い換えると、宇宙はまるで風船のように膨張していったとみなされています。

この理論によって、無数の泡となる宇宙が存在するといった事が示唆されているのです。

③多世界解釈

量子力学の解釈の一つで波動関数から確率的に導かれるあらゆる解釈を想定し、すべての解に対応した宇宙の存在があるとする理論です。

④多次元によるもの

我々が住む宇宙は、4次元(3次元+時間の1次元)よりも多くの次元を持つ空間(バルク)に浮かぶたったの3次元の膜(ブレイン)の一つに過ぎないとする理論です。

そのような理論から、バルク内に複数のブレインがあることが導かれます。

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【分かりやすく説明】宇宙はどんな構造になっているのか ~宇宙の不思議~

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私たちの宇宙は広大で神秘的なイメージですが、一体どんな構造になっているのでしょうか。

ここでは、宇宙の構造ついてお伝えします。

光のない宇宙の暗黒時代

今から約138億年前にビッグバンが起こり、その約38万年後に「宇宙の晴れ上がり」を迎えた宇宙は、その半径は4100光年しかありませんでした。

そこから宇宙は急激に膨張しますが、最初の恒星が誕生するまでには数億年かかりました。

恒星のような自ら光を放つ天体が全く存在しなかった期間を「宇宙の暗黒時代」と呼んでいます。

それから徐々に宇宙に光る天体が増えていき、やがて銀河が形成されていきます。

しかし、どのような過程で銀河が形成されたのかは、未だ解明されていません。

ただし、宇宙が誕生して8億年後には、銀河と呼べる天体の集団が存在していたことが、観測によって明らかになっています。

銀河同士の衝突

宇宙には様々な形状や様々な大きさの銀河があります。

その銀河の中心には、超巨大のブラックホールが観測されています。

多くの銀河の中心には、超巨大ブラックホールの存在が確認されている為、すべての銀河の中心に超巨大ブラックホールを持っているのではないかと考えられています。

これまでに観測されている銀河の中で最も大きな銀河は、直径が600万光年(天の川銀河の60倍)の大きさです。

このような巨大銀河は、銀河同士の衝突によって生まれたのだと考えられています。



石けんの泡のような宇宙の大規模構造

宇宙には様々な大きさや形を持つ無数の銀河が存在していますが、それらは宇宙の中で均一に分布しているわけではありません。

銀河は重力の影響でお互いに引き付け合い群れを成しています。

一般に、数個から数十個程度の銀河の集団を銀河群といいます。

一方、半径1000万光年程度の範囲に、数十~数千個の銀河集まっている集団を銀河団といいます。

そして、こうした銀河群や銀河団が集まって出来た集団を「超銀河団」と呼んでいます。

超銀河団は平面状の分布を持っていることから、「グレートウォール」と言われています。

グレートウォールと別の超銀河団のグレートウォールとの間には、「超空洞(ボイド)」という何もない領域が存在します。

このように銀河やボイドが複雑に入り組んだ構造のことを「宇宙の大規模構造」と呼びますが、その状態がまるで石けんで出来た泡のように見える事から、「宇宙の泡構造」と表現されることもあります。

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