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ビッグリップ理論

最近、宇宙論の勉強をさぼっていたら、「ビッグリップ理論」とゆうものが出てきて驚く。

宇宙が膨張している、というのはよく知られた事柄だが、膨張が止まるかどうかについては、従来から議論があった。

宇宙は永遠に膨張し続ける、とする人もいれば、いつかは膨張をやめて、収縮に転じるだろう、と主張する意見もあり、その違いは「質量」に帰着できた。

質量は重力を生み出し、重力は膨張を引き止める働きをする。したがって、宇宙全体の質量が十分に大きければ、膨張の勢いはやがて弱まり、ついには反転して収縮がはじまる。風船においてゴムの力が強いと、その力に押されて風船がしぼむのと、似た原理である。


そこで恒星や惑星、彗星や小惑星などの質量をしらべたところ、膨張を反転させるには全然足りないということが分かり、「永遠膨張説」が主流になった。

この説によれば、最終的には、この宇宙は「凍死」を迎える。現在、宇宙が活気に満ちているのは、十分な量の質量が狭い空間に凝縮することで、恒星が生まれるからだ。

だが宇宙が無限に広がっていくと、そのような凝縮は起こらなくなり、遠い未来には、全ての恒星は死に絶え、新しい恒星も生まれないので、宇宙は真っ暗闇になる。

人類はそのときまでに絶滅している可能性が高いが、もし生き残っていたとしても、彼らは絶対零度の宇宙の中で凍り付いていることだろう。なんとなれば暖を取るべき物質はそのときまでに、すでに無限の彼方に消え去り、彼らの手元には何も残されていないからだ。


しかし研究が進むにつれ、宇宙の物質は恒星や惑星だけでないことが分かってきた。星間に漂うガスなど、目に見えない「暗黒物質」も大きな質量を占めることが判明。さらに観測装置の進化により、ニュートリノなど、従来の観測装置には引っかからなかった楚粒子が観測できるようになり、宇宙には現在観測できている以上に大量の物質があるらしいということが認識されるようになった。

質量が十分な場合、膨張力は重力に負け、何十億年、何百億年か先には、宇宙は収縮に転じる。収縮は最後の一点まで容赦なく宇宙を押し込み、全ての星は素粒子に、そしてエネルギーに引き戻される。これを「big crunch」という。未来人は押しつぶされて死ぬか、その前までに恒星との異常接近によって焼死していることだろう。

宇宙が一点になったときは、方程式でいうと特異解に相当し、その振る舞いは不明である。つまり、現在の理論では、そのあと宇宙がどうなるかは予測できない。が一説によれば、その後宇宙は再び膨張に転じ、膨張、縮小という「輪廻」を繰り返すのだという。


宇宙が凍死を迎えるのか、それとも一点に凝縮されるのかを判断するには、宇宙の構成物質量を綿密に調べ上げる必要がある。90年代以降、ハッブル宇宙望遠鏡、チャンドラーX線観測衛星など、人工衛星を利用した観測装置が実用化されるにつれ、データが揃ってきた。

そして膨張スピードを精密に調べ直した結果、意外な事実が明るみにされたのである。それは、「宇宙は<加速度的に>膨張している」、ということであった。

これまでは、「宇宙は当初爆発的に膨張した後、膨張スピードを弱めて行った」、というのが定説であった。しかしその常識とは逆に、「宇宙はしだいに膨張の勢いを強めている」ことが判明したのである!

加速しているからには力が働いているわけだが、その力の源はなんだろうか?


観測データからは、あたかも真空自体、エネルギーに満ちており、斥力を働かせているように見えるので、これを「暗黒エネルギー」という。

つまり、宇宙には引力となる「暗黒物質」と、斥力をもたらす「暗黒エネルギー」の相克によって成立している。そして観測からは、後者の方が優勢なため、いずれ宇宙の膨張は無限の速さになる。

すると星は重力によってその形をとどめることができずに、粉々に分裂してしまう。残された人類も、生物も、細胞間をつなぐ分子間力などが膨張に負けて、四分してしまう。原子もまた、素粒子がくっついて出来上がったものなので、やがて崩壊してしまう。そして全ての物質は素粒子に還元されてしまう。

このような暗澹たる現象をビッグリップといい、暗黒エネルギーが一定なら避けられない未来だという。


もっとも暗黒エネルギーについては、まだ分からないことだらけで、一定かどうかも分かっていない。これが時間変化するなら、将来暗黒エネルギーが小さくなることもあり、その場合は膨張力が弱まって、宇宙は均衡・収縮するというシナリオも想定可能だ。

そして、そこに未来人類たちの意志が介入することも、考えられるだろう。そのときに至って、宇宙が生命を生み出した意味が明らかになるのかもしれない。

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No title

う~む・・・
頭の中で宇宙の膨張と収縮が繰り返されました~www
どちらにしろ、始まりと終わりを見ることができるのは神だけなのですね。

Re: No title

> う~む・・・
> 頭の中で宇宙の膨張と収縮が繰り返されました~www
> どちらにしろ、始まりと終わりを見ることができるのは神だけなのですね。

まあその辺りの理論はまだ確立されたわけじゃないんで、人類が立ち合える可能性もゼロではないですね。。。ぜひとものーさんには、そこまで長生きしてもらいたいものですw。
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