宇宙

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宇宙
ハッブル?ウルトラ?ディ?プ?フィ?ルド 。130億年前（ ビッグバン から4億?8億年後）と推定されている宇宙の?像。現在（2004年）までに撮影された中で最も深い宇宙の?像である [1] 。これには誕生後4?5億年の 銀河 が1万個以上も映し出されていて、また通常の渦?銀河や楕円銀河に混じるようにして奇妙な形の銀河も多?映し出されているため、宇宙初期の混沌の中で銀河同士が影響しあっていた?態が映っていると考えられている。（2003年9月24日?2004年1月に ハッブル宇宙望遠鏡 のデ?タを集めるかたちで撮影）。高解像度?像を選?し [1] 、（PCのブラウザで??なら）最後に + 印の?眼鏡ポインタで?像を押せば特大??になり、ひとつひとつの銀河をはっきりと見ることができる。
年? [注? 1] 137.87 ± 0.20 億年 [2]
直? 不明 [3]
?測可能な宇宙 : 8.8 × 10 26  m (28.5 G パ?セク or 930億 光年 ) [4] [注? 2]
質量 少なくとも 10 53  kg [6]
平均密度 9.9 × 10 ?27  kg/m 3 [7]
平均?度 2.725 48   K ( ?270.4  °C , ?454.8  °F ) [8]
中身 物質 (4.9%)
ダ?クマタ? (26.8%)
ダ?クエネルギ? (68.3%) [9]
宇宙の大規模構造 （コンピュ?タシミュレ?ション）

宇宙 （うちゅう）について、本項では 漢語 （およびその 借用語 ）としての「宇宙」と、「宇宙」と漢語?される??な ?念 を扱う。

定義 [ 編集 ]

「宇宙」という語は一般には、 cosmos , universe , (outer) space の?語として用いられる。 英語 の cosmos は 古代ギリシア語 の κ?σμο? に由?する。 κ?σμο? は原義では 秩序 だった?態を指すが、 ピタゴラス によって 世界 そのものを指す言葉としても用いられるようになった [10] 。「宇宙」は後者の意味に?してあてられる。一般には universe と同義だが cosmos は原義より秩序と調和のあることを含意する。「 時間 、 空間 ?に秩序をもって存在する『こと』や『もの』の??」 [11] としての宇宙 ( cosmos ) に?しては コスモス の項も?照。

英語 universe は ラテン語 universum に由?し、すべての物と事象の??を意味する [12] 。 接頭? uni- は ?詞 の “1” を表すが、 universe から派生して multiverse , omniverse などが 造語 されている。詳細はそれぞれ 多元宇宙 および オムニバ?ス の項を?照。

英語 outer space あるいは?に space は、 地球 の 大?? 外の空間や、地球を含む各天?の大??外の空間を指し、日本語では「宇宙空間」ないし「外宇宙」の?があてられ、また日本語においても?に「宇宙」と呼ぶことが一般的である。 地球の大? に?して、宇宙空間と大???の境界として（便宜的に） カ?マン?ライン が定義されている。詳細は 宇宙空間 の項を?照。

語源 [ 編集 ]

「宇宙」という 言葉 の 確定 した 起源 や 意味 は不明だが、次のような?がある。

  • 「宇」は「天地四方上下」（つまり上下前後左右、三次元 空間 全?）、「宙」は「往古?今」（つまり 過去 ? 現在 ? 未? 、 時間 全?）を意味し（ 中?の??時代 の書物?「 尸子 ?下」）、「宇宙」で 時空 （時間と空間）の全?を意味する（ 漢 代の書物?「 淮南子 ?俗訓」） [13] 。
  • 「宇」は「天」、「宙」は「地」を意味し、「宇宙」で「 天地 」のことを表す。古代中?の漢字文化で、「宇」と「宙」を組み合わせて生まれた言葉であると言われている。

分野ごとの定義 [ 編集 ]

それぞれの?点から見た場合の「宇宙」の定義には、以下のようなものがある。

宗?哲? [ 編集 ]

哲? 的? 宗? 的?点から見た場合、宇宙全?の一部でありながら全?と類似したものを「小宇宙」と呼ぶのに?して、宇宙全?のことを「大宇宙」と呼ぶ。

天文?および現代宇宙論 [ 編集 ]

天文? 的?点から見た場合、「宇宙」はすべての 天? ?空間を含む領域をいう。 銀河 のことを「小宇宙」と呼ぶのに?して「大宇宙」ともいう。

航空宇宙および宇宙工? [ 編集 ]

「地球の 大?? 外の空間」という意味では、 ?際航空連盟 (FAI) の規定によると空?抵抗がほぼ無視できる?空である高度 100 km 以上のことを指す [14] [15] 。この基準は カ?マン?ライン と呼ばれる [16] 。

その他の宇宙と地球大??を分ける基準として、アメリカ合衆?における宇宙飛行士の認定プログラムの規定がある。1950年ごろ、 アメリカ空軍 （USAF）では高度 50 測量マイル（50 ?  6336 / 3937  km ≒ 80.47 km［1959年以前?時］）以上に到達した飛行士を宇宙飛行士と認定する規定を設けていた [17] 。 連邦航空局 （FAA）は USAF の基準を踏襲し 50 測量マイル以上に到達した飛行士を民間宇宙飛行士と認定している [18] 。

宇宙論の?史 [ 編集 ]

詳細は「 宇宙論 」を?照
「 地球平面? 」、「 天動? 」、「 地動? 」、「 蓋天? 」、「 渾天? 」、「 宣夜? 」、および「 現代宇宙論 」も?照
プトレマイオス の?にもとづいて作られた宇宙モデル
1208年のアラビアの アストロラ?ベ
ペトルス?アピアヌス ( en:Petrus Apianus ) による Cosmographia 。アリストテレスの?に沿ったコスモス像。地球を中心とした 天球 の多層構造の?。西洋中世の人?は、地球を宇宙の中心だと考えた。（ アントワ?プ 、1539年）

宇宙について?明するにあたり、まず人類がどのように宇宙の理解を深めてきたか、おおまかな流れを解?する。

宇宙がいかに始まったかについての議論は 宗? や 哲? 上の問題として語られて?けている [19] 。宇宙に?する???究などは 宇宙論 と呼ばれている。 古代インドの ヴェ?ダ では無からの?生、原初の 原人 の?牲による創造、苦行の熱からの創造、といった宇宙生成論があった。 古代ギリシャ では ヘシオドス の『神統記』に宇宙の根源の カオス があったとする記述があったが、 ピタゴラス?派 は宇宙を コスモス と見なし、 天文現象 の背後にひそむ ? 的な秩序を?明することを追究した。秩序の?明の追究は、やがて エウドクソス による、地球を27の層からなる天球が?んでいる、とする?へとつながり、それはまた アリストテレス への?へと?承された。

『 アルマゲスト 』（George of Trebizond による ラテン語 版、1451年頃）

2世紀ころの 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、天球上における天?の動き（ 軌道 ）の??的な分析を解?した。これによって天動?は大成され、ヨ?ロッパ 中世 においてもアリストテレスの?に基づいて宇宙は?明された。しかし天球を用いた天?の?明は、その精緻化とともに、そこにおける 天球 の?が?えていき、非常に複?なものとなっていった。こうした?況に?し、 ニコラウス?コペルニクス は??の地球を中心とする?（ 地球中心? ）に?して、 太陽中心? を唱えた。この太陽中心?（ 地動? ）は、?初は惑星軌道が楕円を描いていることが知られていなかったために 周?円 を用いた天動?よりも精度が低いものであったが、やがて ヨハネス?ケプラ? による楕円軌道の?見などにより地動?の精度が?していき、天動?に代わって中心的な??となった。 宇宙は始まりも終わりも無い同じ?態であるものと アイザック?ニュ?トン は考え [19] 、『 自然哲?の??的諸原理 』の第3?「世界の?系について」において、宇宙の ?? 的な構造を提示し、地球上の物?の運動も天?の運動も 万有引力 を導入すれば統一的に?明できることを示した。 ニュ?トンがこうした理論?系を構築した背景には 神? 的な意?があったとも指摘されている。ニュ?トンはまた同著で ユ?クリッド幾何? に基づいて時空を定義し、 絶?空間および絶?時間 という?念を導入した。

科?的な分析が始まった [19] 20世紀初頭でも科?者も含めてほとんどの人は宇宙は?的だと見なしていた。20世紀になり アルベルト?アインシュタイン により絶?時間?絶?空間を否定し、宇宙の不安定なモデル（宇宙方程式）が提示され [19] 、1927年に ジョルジュ?ルメ?トル が今日 ビッグバン 理論として知られる?を提唱した。ルメ?トルの?は1929年に エドウィン?ハッブル が?測した銀河の 赤方偏移 によって支持された。「ビッグバン」の名?は、ルメ?トルの非定常な宇宙?に反?の立場を取った フレッド?ホイル の?言に由?する。今日ではビッグバン理論は多くの宇宙論の?究者によって支持され「標準的宇宙論モデル」を構成する要素になっている。

現代宇宙論 [ 編集 ]

詳細は「 現代宇宙論 」を?照

一般相?性理論 の アインシュタイン方程式 は?密解がいくつか知られており、その中に宇宙の膨張を示す解が存在する。この非定常宇宙モデルは、宇宙が過去のある時点に誕生したことを示唆している。この宇宙の誕生と初期宇宙を?明する理論として、 ビッグバン 宇宙論がある。ビッグバン理論において、宇宙は誕生直後に 指??? 的な膨張（ 宇宙のインフレ?ション ）を??したと推定される。

現在、4つの 基本相互作用 が存在することが知られているが、 統一場理論 に基づき、これらの基本相互作用は初期宇宙では?別なく統一されていたと考えられている。例えば ワインバ?グ＝サラム理論 により、 電磁相互作用 と 弱い相互作用 が統一されることが知られている。基本相互作用は宇宙が膨張し冷却されるにつれて分離されたと考えられている。

?原子粒子 や 原子 や 分子 は宇宙が膨張し冷却される過程で生まれたと考えられている。また 恒星 や 銀河 などの 天? は、 水素 および ヘリウム からなる 分子雲 からが生まれたと考えられている（ 宇宙の誕生と進化 の項を?照）。

ビッグバン理論を構成する宇宙論的パラメ?タに?する??は Λ-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もある。もしこのモデルを採用するならば、宇宙は 原子 （ バリオン ）からなる通常の物質（matter）、 ダ?クマタ? （dark matter）、そして ダ?クエネルギ? （dark energy）から構成される、とされる。現代の物理?で記述できる通常の物質が占める割合は5%程度であり、 ダ?クマタ? ? ダ?クエネルギ? からなる?りの95%は現在も正?がわかっていない。各成分の構成比率は時間とともに?化しており、現在はダ?クエネルギ?優勢時代（dark energy-dominated era）と推定され、ダ?クエネルギ?の影響により宇宙の膨張が以前より加速している（ 宇宙の加速膨張 ）、とされている [20] 。

宇宙の大きさ [ 編集 ]

宇宙の年? [ 編集 ]

宇宙の誕生から現在までの?過時間は??な方法やモデルに基づいて計算されている。

2003年、 NASA の宇宙探査機 WMAP による 宇宙マイクロ波背景放射 の?測値を根?に計算したものによると、約137億?（正確には、13.772 ± 0.059 Gyr）と推算された [21] 。この値は、他の 放射年代測定 を根?に計算された110?200億? [22] や130?150億? [23] とする大?把な推定値とも矛盾しない。

2013年 3月21日 、 ?州宇宙機? （ESA）は「宇宙の誕生時期がこれまでの通?より1億年古い、約138億年前（正確には、13.798 ± 0.037 Gyr）である [24] 」と?表した。

宇宙の成分 [ 編集 ]

原子でできている通常の物質は宇宙全?の5%にも?たない。

宇宙は何でできているか、またその占める割合については、かつては光を含む電磁波による?測から求められていた。ところが、??な?究を通じて必ずしも?測できるものだけが宇宙を構成しているとは考えられなくなった。やがて宇宙の成分は原子である物質ではなく、エネルギ?の比で表されるようになり、むしろ未だ正?が判明しないダ?クマタ?とダ?クエネルギ?との割合が多?を占めるようになった [25] 。 宇宙マイクロ波背景放射 の?測で得た宇宙初期のむらから?初試算されたエネルギ?比は、ダ?クエネルギ?72.8%?ダ?クマタ?22.7%?物質（原子）4.5%だったが [25] 、宇宙探査機WMAPや人工衛星プランクの?測によって、2003年以降、精度が高められ、以下の?値になった [25] [26] 。

人類はその目に映る物質の根源や力の法則を明らかにする?究を?け 素粒子物理? を構築している。それは宇宙開闢の?子さえ理論化に成功した。ところが、宇宙の?究においてこれらの考察が宇宙全エネルギ?の4.9%程度にしかならず、?りの95%は、そのようなものがあるという程度しか理解が及んでいない。この分野への科?的探究が求められている [25] 。

宇宙にある元素は、 水素原子 が93.3%を、 ヘリウム 原子が6.49%を占める [27] 。また、?測可能宇宙?の原子の??は、足し合わせると10の80?個程度となる。

宇宙の膨張 [ 編集 ]

20世紀に入り行われた ?測 から、宇宙は 膨張 をしていると見なされている。だが過去には??な考えがあった。 アイザック?ニュ?トン は 絶?時間 ? 絶?空間 の前提から導かれた ニュ?トン力? が支持され、人?は宇宙は ?的 で 定常 であると見なしていた [19] 。

1915年 に アルベルト?アインシュタイン が?表した 一般相?性理論 では、 エネルギ? と 時空 の 曲率 の間の?係を記述する 重力場方程式 （ アインシュタイン方程式 ）があった。この方程式が導き出す宇宙の未?は、星?の 重力 によって宇宙は ?縮 に?じ、やがて一点に潰れるというものだった [19] 。この解は、アインシュタイン自身や ウィレム?ド?ジッタ? 、 アレクサンドル?フリ?ドマン 、 ジョルジュ?ルメ?トル らによって導かれた。?初アインシュタインは、宇宙は定常であると考えていたため自分が見つけた解に 定? （ 宇宙定? ）を加えることで宇宙が定常になるように式に手直しを加えた [19] 。

1929年 に エドウィン?ハッブル が、すべての銀河が遠ざかっている事を?見し、さらに 距離 が遠い銀河ほど遠ざかる速度が早いことを見出した（ ハッブルの法則 ）。この ?測 結果から「膨張する宇宙」という?念が生じ、アインシュタインも「人生最大の誤り」と述べ重力場方程式から宇宙定?を外した [19] 。

膨張の中心 [ 編集 ]

すべての天?を含む宇宙全?が膨張しているため、無?の銀河がほぼ一?に分布していて、その距離に 比例 した 速度 で遠ざかっている。そのため、いずれかの銀河から見たとしても、同じ速度に見える（膨張宇宙論）。「 宇宙原理 を採用すれば、宇宙には果てがない」と言うため、これを信じれば宇宙膨張の中心は存在しない。銀河の後退速度が 光速 に等しくなる距離は、宇宙論的固有距離において地球から約150億光年のところとなる。宇宙年?に光速をかけた距離とこの距離が近似するのは偶然である。これはハッブルが?見したため、ここまでの距離は ハッブル距離 、あるいは ハッブル半? と呼ばれるが、これは宇宙の 地平面 （宇宙の事象の地平面、あるいは粒子的地平面）ではない。 光速 を超えて遠ざかる天?は赤方偏移Z=1.6程度の天?と考えられるが、この値を超える天?はすでに1000個程度?測されている。

宇宙の誕生 [ 編集 ]

ビッグバン 理論では、宇宙は極端な高?高密度の?態で生まれたとされる（下）。その後、 空間 自?が時間の?過とともに膨張し、 銀河 はそれに?って互いに離れていく（中、上）

ビッグバン理論 （ビッグバン??）では、宇宙の始まりは ビッグバン と呼ばれる大爆?であったとされている。 ハッブルの法則 によると、地球から遠ざかる天?の速さは地球からの距離に比例している。そのため、逆に時間を遡れば、過去のある時点ではすべての天?は1点に集まっていた、つまり宇宙全?が非常に小さく高??高密度の?態にあった、と推定される。このような初期宇宙のモデルは「ビッグバン?モデル」と呼ばれ、1940年代に ジョ?ジ?ガモフ が物理?の理論へ纏め上げた [19] 。

ガモフはビッグバンの時に?せられた光がマイクロ波として?測されるはずと予言した [19] 。その後、 1965年 に ア?ノ?ペンジアス と ロバ?ト?W?ウィルソン によって、宇宙のあらゆる方角から放射される絶??度3度の??放射に相?するマイクロ波（ 宇宙背景放射 ）が?見された。これは宇宙初期の高?な時代に放たれた 熱放射 の名?とみなされ、予言の正しさを裏付ける??とされた [19] 。

ビッグバン?モデルの?究は進み、例えばその?度についてガモフは100億度程度と考えたが、後に10 31 度と試算されている。ビッグバン直後の宇宙には物質は存在せず、エネルギ?のみが?ちた世界だったと考えられている。理論によると、物質の基礎になる 素粒子 は100万分の1秒が?過した頃に生じ、その時には?度が10兆度程度まで下がった。1万分の1秒後に?度は1兆度になり、 陽子 や 中性子 が出?上がった。宇宙は膨張しながらさらに冷え、3分後には水素?ヘリウム?リチウムなどの原子核や電子が生じ、?度は10億度になった。38万年が?過すると?度は3800度程度になり、電子が 原子核 に囚われて 原子 となって、ビッグバンが起こった時に生じた 光子 が素粒子に邪魔されずに?っ直ぐ進めるようになった。これは「宇宙の晴れ上がり」と呼ばれ、この光が宇宙背景放射である [19] 。原子は電?的に中性で反?しないため、やがて重力で纏まり始めて、約1～1.5億年後には ファ?ストスタ? が [28] 、約9億年後には [29] 星や銀河を形成するようになった [19] 。

しかしその後、宇宙の 地平線問題 や 平坦性問題 といった、初期の?純なビッグバン理論では?明できない問題が出てきた。これらを解決する理論として1980年代に インフレ?ション理論 が提唱され、ビッグバン以前に急激な膨張（インフレ?ション）が起こった、とされるようになった [30] 。この理論では宇宙の?の誕生はビッグバンの前に無から生じ、急激な膨張（インフレ?ション）を?てからビッグバンが起こったという。インフレ?ション時に?包するエネルギ?にはわずかなムラがあり、このムラが原子の集積を呼び?んだ事、またムラが一?だったため宇宙が平坦になったとしている [29] 。提唱?時のインフレ?ション理論には?測結果が伴っていなかったが、後に精密な宇宙背景放射の測定が理論と一致する事が判明し、信?性が高まった [29] 。

宇宙の未? [ 編集 ]

詳細は「 宇宙の終焉 」を?照

宇宙定?を取り除いた アインシュタイン方程式 の解が示す宇宙の未?は、膨張がやがて?縮し、最終的に一点につぶれる ビッグクランチ と呼ばれるモデルであった。地球表面でボ?ルを空に投げると高く上がるが、やがて勢いが無くなり落ちて?る。同?に、膨張の原動力である熱や光の放出の力が低下し、重力が優勢になると宇宙は膨張速度を落とし、?縮に?じる。ほとんどの科?者はこのモデルを支持していた [31] 。

ところが1998年に膨張速度を?測した2つのグル?プ [注? 3] が、宇宙誕生後70億年頃から加速膨張が始まったと?表し、未?モデルは書き換えられた。宇宙を加速膨張させる原動力は謎のままダ?クエネルギ?と名付けられ、??的にこの量がどのように推移するかによって2つのモデルが作られた。ダ?クエネルギ?の?加が?き膨張が加速され?けてやがて無限大になると、宇宙は素粒子レベルまでばらばらに引き裂かれて終焉を迎える。これは ビッグリップ と呼ばれる。ダ?クエネルギ?による膨張が無限大に達しなければ、宇宙は緩やかに膨張を?けながらも破綻しない可能性もある [31] 。

宇宙の?史 [ 編集 ]

詳細は「 宇宙の年表 」を?照

宇宙における距離 [ 編集 ]

天文的な距離を表すのには 光年 がよく用いられるが、銀河?間の距離や宇宙の構造を取り扱う場合には メガパ?セク (Mpc) が使われることがある。1メガパ?セクは326万光年。

おとめ座超銀河?の隣の超銀河?は、うみへび座ケンタウルス座超銀河?であるが、?者は非常に近い?係にある。

クエ?サ?は、天?の中でも最も明るいものであるが、宇宙が若い頃（20億?30億?の頃）に多く形成された天?であるため、遠くに見えている。（遠くの天?は過去の事象が見えている）

ヘルクレス座かんむり座グレ?トウォ?ルは、今までに?測された中で最も大きな宇宙の大規模構造。

かみのけ座銀河?を核とする かみのけ座超銀河? も、おとめ座超銀河?の隣の超銀河?であるが、所?するフィラメントは異なる。かみのけ座超銀河?はかみのけ座ウォ?ルの中心部である。

ハッブルの法則 をおとめ座銀河?に?てはめてみると、 20 Mpc × 67 km/s/Mpc = 1340 km/s となり、おとめ座銀河?は、 1340 km/s という速度で、我?から遠ざかっている。ここから、おとめ座銀河?の重力による銀河系がおとめ座方向へ近づく速度 185 km/s を引くことにより、?際の相?速度1155km/sが導かれる。

シャプレ?超銀河?は、ラニアケア超銀河?の隣の超銀河?。

人類の宇宙? [ 編集 ]

宇宙の階層構造 [ 編集 ]

映像外部リンク
人間に知られている範?の宇宙 - 2009年時点の科?的知識に基づいて、恣意的ではあるが地球を中心に設定しておいて、宇宙背景放射が放射された面までの宇宙全?を光行距離で描いた架空的な動? （2009年12月、 アメリカ自然史博物館 ）

地球 は 惑星 のひとつであり、周?に 月 が回っている。いくつかの惑星が 太陽 の周りを回っている。太陽とその周りを回る惑星、その周りを回る 衛星 、そして 準惑星 、 小惑星 や 彗星 が 太陽系 を構成している。

太陽のように自ら光っている星を 恒星 という。恒星が集まって 星? を形成し、恒星や星?が集まって 銀河 を形成している。銀河に含まれる恒星の?は、小さい銀河で1000万程度、巨大な銀河では100兆個に達するものもあると見られている。

銀河は??で存在することもあるし、集?で存在することもある。銀河の集?は、 銀河群 、 銀河? と呼ばれる。それらがさらに集まったものは 超銀河? と呼ばれる。さらに巨視的には、いくつもの超銀河?が壁?あるいは柱?に連なったようになっていて、これを 銀河フィラメント と呼ぶ。壁?のものは特に銀河ウォ?ルもしくは グレ?トウォ?ル などとも呼ぶ。銀河ウォ?ルや銀河フィラメントの周?には銀河がほとんど存在しないような空?な大空間が?がっていて、この空間を 超空洞 （ボイド）と呼ぶ。現在の科?で?測されうる最大の宇宙の構造がこの超空洞と銀河フィラメントの重層構造であり、これを 宇宙の大規模構造 と呼ぶ。この構造は面と空洞から成ることから「宇宙の泡構造」としてよく表現される。

我?の住む銀河は、 銀河系 あるいは天の川銀河と呼ばれ、2000億～4000億個の恒星が存在している。天の川銀河は直?10万光年ほどの大きさで、地球から見ると文字通り 天の川 となって見える。 星座 を形づくるような明るい星は地球の近傍にある星であり、ほとんどは?光年から千?百光年ほどの距離にある。

天の川銀河の所?する銀河群は 局所銀河群 と呼ばれ、局所銀河群は おとめ座超銀河? の一員である。また、おとめ座超銀河?は、「 うお座?くじら座超銀河?Complex 」という名の長さ10億光年の銀河フィラメントの一部である。 なお、超銀河?の?組みとしては、おとめ座超銀河?より大きな範?となる ラニアケア超銀河? を設定すべきとの考えもある。ラニアケア超銀河?の中心には、 グレ?トアトラクタ? と呼ばれる巨大な重力源が存在し、おとめ座超銀河?も、それにより引きつけられている。ただし、宇宙膨張によって引き離される力のほうが大きいので近づいているわけではない。

地球から?測可能な範?（光が?く範?）には、少なくとも1700億個の銀河が存在すると考えられている。

Constituent spatial scales of the observable universe

このダイアグラムは宇宙を視る視野を、まず地球あたりだけに焦点をあてた?態から始めて、次第に大規模なスケ?ルへと?化させている。各??の視野のスケ?ルは、左から右へと、そして上から下へと大きくなる。

地球上の人類が?測可能な範? [ 編集 ]

詳細は「 ?測可能な宇宙 」、「 ?測 」、「 光速 」、「 視野 」、および「 主? 」を?照
中世に似た、現代の人類中心の宇宙?。?測可能な宇宙は無?に選?肢があるが、人類が住む太陽系を宇宙の中心であるかのように見立てて宇宙を ??スケ?ル で表した?。

上で?明したように、本?の宇宙全?の大きさは全然分かっていないが、現時点での?測可能な限界ライン（ 宇宙の地平線 ）の算出というのは、全然別の簡?な問題であり、簡?に算出できる。 地球 から理論上?測可能な領域（ ?測可能な宇宙 ）は、半?約450億 光年 の球?の範?である。ただしこの大きさは 赤方偏移 から計算された理論上の値であり、直接の?測によって正確に分かっているわけではない。

なお現代の自然科?では宇宙に特別な中心があるとは考えられておらず、宇宙全?について考察するとき、人類や地球を特別扱いして中心として扱うなどという考え方はそもそも根本的に間違っている、もってのほかだ、と考えられている、ということは?調しておかなければならない。

「天?から放たれた 光 が地球にたどり着くまでの時間に光速をかけたもの」は 光路距離 （ 英語版 ） （あるいは光行距離）と呼ばれている。これは光が地球に?くまでの間に、光の旅した道のりを表す。光路距離では、 電磁波 により?測される宇宙 [注? 4] の果てから地球までの光の旅した道のりは約138億光年と推定されている。これは光速に宇宙の年?をかけたものだが、この値は先に述べた2つの距離（450億光年、4100万光年）と値が異なっている。光が地球に?く間に宇宙が膨張し、そのため光の道のりが延び、また光を放った空間が遠ざかるからである。つまり、光路距離はある時刻における空間上の2点間の距離を指し示すものではない。天文?では光路距離を天?までの距離とみなすことが多いが、それは我?に?く光が旅した道のりであり、現在の天?までの距離や、天?が光を放ったときの天?までの距離を示すものではない。

現在（21世紀初頭）の地球上の人類が?測することができる最も古い時代に放たれた光は、約138億年前に約4100万光年離れた空間から放たれた光だ、などと、最近?十年は考えられており、「その光源がある空間は、現在450億光年の彼方にあり、光は138億年かけて138億光年の道のりを旅してきた。わずか4100万光年の距離を光が進むのに138億年もの時間を費やしたのは宇宙の膨張が地球への接近を阻んだためだ」などと、ここ?十年の物理?者?天文?者などによって考えられている。（なおこれを分かりやすく 喩える と、流れの速い川を上流へ向かう船がなかなか前に進めないという?況に似ている。「宇宙空間の膨張」という?定はそもそも一般相?性理論を原理に据えて導き出しているわけだが、電磁波の媒質である空間の膨張により地球を基点としたときの、地球から離れた場所にある光の速度が?化しても特殊相?性理論における「光速度不?の法則」とは矛盾しない）。

《地球上から見ることができる宇宙の大きさ》とは、 人間 が物理的に?測可能な宇宙の時空の最大範?を指す表現である。宇宙は膨張し?けているため、宇宙の大きさをと言うと、?測できる光のなかでも、最も古い時代に光が放たれた空間のことを指している。この空間から光が放たれたとき、つまり約138億年前（ 宇宙の晴れ上がり 直後）、この空間（?測可能な宇宙の果て）は地球がある位置から（地球を中心とする全方向に宇宙論的固有距離において）約4100万 光年 離れたところにあった。そしてこの空間は、地球の位置から、光の約60倍の速度 [注? 5] で遠ざかっていた、とされる。この空間までの現在の距離である 共動距離と固有距離 は、約450億光年 [注? 6] と推定されている [32] 。

なお典型的な 銀河 の直?でも3万光年であり、隣どうしの銀河の間の典型的な距離は300万光年にすぎない [33] 。例えば、我?人類が?している 天の川銀河 はざっと10万光年の直?であり [34] 、我?の銀河に最も近い銀河の アンドロメダ銀河 はおよそ250万光年離れている [35] 。?測可能な宇宙の範??だけでもおそらく1000億個（10 11 個）の銀河が存在している [36] 。

人類の宇宙?は、ここ百年ほどの間で大きく進展してきた。?問的には、?的な宇宙?から動的な宇宙?へと移行し、科?技術的には、人類は有人宇宙飛行を?現し、地球以外の天?である月に降り立ち、?際宇宙ステ?ションも建造した。宇宙に?するSFや映?などの創作物も啓蒙的な意義を持っていた。

相?性理論 によって 現代宇宙論 の道を示した アインシュタイン

中でも物理?上の時空間に?する?念の?革は、大きな意味を持っている。?問上の大きな起点となったばかりではなく、我?の生活上の常識からの類推が、宇宙の本質を考察するためには全く不適合であることを示した意味合いも持っている。

奇蹟的な宇宙 [ 編集 ]

「 人間原理 」も?照

そのように、物理?に大改革がもたらされた?初、この宇宙に存在する各物理定?がどうしてそのような値になったのかも次第に解明されていくものと思われていた。しかし、 超ひも理論 などによれば、今の宇宙に見られる物理定?は、宇宙創世時にたまたまそうなっただけで、?はどんな値でも採り得たというのである。そのパタ?ンは?に10の500?通りにも及ぶという。そしてこれらの値は、人間の存在のために都合良く出?過ぎている。つまり、我?の住む宇宙は奇蹟的な宇宙なのである。この宇宙の不思議さに?して、これを紐解こうとする試みもある。 人間原理 によれば、生成される宇宙は無?にあるため、その中のひとつがたまたま人間に都合がよくても驚くに?たらない、という。例えば、10の500?個の宇宙があれば、10の500?のパタ?ンのうちの特別なひとつが現れたとしても不思議ではなく、我?がたまたまそこに居るだけということになる。

宇宙と哲? [ 編集 ]

「宇宙は何故あるのか」のような問いは 存在論 と呼ばれ、 認識論 と?ぶ 形而上? の主要テ?マのひとつである。

ライプニッツ は、存在論において「 なぜ何もないのではなく、何かがあるのか 」という形でこれを定式化し、 カント や ショ?ペンハウア? 、 ベルクソン らが取り組み、 ハイデガ? もまたこの問題の重要性を?いた。

これに?し、 ウィトゲンシュタイン をはじめとする 不可知論 の立場からは、「語りえないものについては、沈?しなければならない」との論がある。

地球外生命の存在 [ 編集 ]

地球 が宇宙において典型的な 天? であると?定すると、宇宙には?多くの 地球外生命 が存在することになる。しかし現在に至るまで地球外生命の存在が確認されたことはなく、この問題は 天文?上の未解決問題 の一つとされている。

星に人が住んでいるという着想は古?より見られる。日本最古の物語とされる 竹取物語 においても、かぐや?は月の住人であり、ロ?マ帝?時代の作家の作品には太陽の住人や金星の住人の話が出てくるという。

宇宙の?測?探査 [ 編集 ]

宇宙開? [ 編集 ]

詳細は「 宇宙開? 」を?照

人工衛星 や 宇宙ステ?ション など、 地球 の 軌道 上の 人工天? が開?されている。これらの人工天?は例えば、 GPS などの 衛星測位システム や 微小重力?? などの科???のために利用されている。

宇宙開?やその周?技術について、現時点で?現されていないが?現のための?究開?が行われている、あるいは?念として提案されているものとして、 宇宙太陽光?電 や 軌道エレベ?タ などがある。

宇宙太陽光?電は、宇宙空間での 太陽光?電 と無線による送電を組み合わせたシステムである。宇宙空間での太陽光?電は、大?による減衰がなく、また天候の?化や?夜の移り?わりに左右されないため、地上における太陽光?電に比べて大きな電力が安定して得られることが見?まれている。

軌道エレベ?タは、 ?止衛星 軌道上の宇宙基地と地上とを結ぶケ?ブル上を往復する?り物である。軌道エレベ?タは、??のロケットによる輸送に比べて、安定的に大容量の貨物を輸送できると見?まれている。

?行宇宙 [ 編集 ]

詳細は「 多元宇宙論 」を?照

理論物理? において、?行宇宙の存在を議論することがあり、 多元宇宙論 として知られる。

脚注 [ 編集 ]

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注? [ 編集 ]

  1. ^ Λ-CDMモデル
  2. ^ 光速 を上回る速度で宇宙が膨張しているため、 年? よりも大きくなる [5] 。
  3. ^ この2つのグル?プはライバル?係にあり、それらが同じ結論に至った事が?測の信ぴょう性を高めた。 荒?、p. 19
  4. ^ 電磁波による?測に制限されない、?測可能な宇宙との違いに注意。
  5. ^ ここでいう「速度」の大きさとは地球のある位置から?象までの宇宙論的固有距離を宇宙時間で微分したものである。以下、「宇宙の大きさ」の項目における「速度」および「速さ」はこの定義に準ずる。
  6. ^ 450億光年先の空間は現在における光子の 粒子的地平面 である。

出典 [ 編集 ]

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