宇宙が膨張し続けると、臨界点はあるのでしょうか？最終目的地はどこですか？

この記事は、ネットユーザーの疑問「宇宙も生物のように継続的に膨張しているのか、そして臨界点に達すると本当に爆発するのか？」に答えることに基づいています。

質問自体は正確ではなく、比喩も適切ではありません。

宇宙の膨張は何らかの原動力によるものです。すべての銀河と宇宙物体は互いに離れ、ますますまばらになり、一方で宇宙全体は膨らむ風船のようにどんどん大きくなっています。生物の継続的な拡大は存在しません。あるのは新陳代謝、誕生、老化、病気、そして死だけです。これが生命の進化の法則です。

したがって、これらは 2 つの異なるものであり、比較することはできません。

まず宇宙の膨張についてお話しましょう。

現在科学界で認められている宇宙の標準モデルはビッグバン理論であり、宇宙は無限に小さな特異点から生まれ、ビッグバン以来膨張し続けているというものです。現在、半径465億光年の観測可能な宇宙が形成されています。観測可能な宇宙の外には、決して見ることができない宇宙が存在します。この部分は観測不可能な宇宙と呼ばれ、現在のところ宇宙のこの部分の大きさを推定することは不可能です。

標準的な宇宙論モデルを確立する基礎は、ハッブルの法則を確立したアメリカの天文学者エドウィン・ハッブルによって発見された宇宙膨張理論です。宇宙が膨張し続けているという事実に基づいて、時間を遡れば遡るほど宇宙は小さくなると推測できます。最も古い過去には、すべての銀河が一点に圧縮されており、この点が特異点でした。

膨張率を計算すると、この特異点は138.2億年前に爆発したので、現在の宇宙の年齢は138.2億年となります。しかし、これまで科学者によって測定されたハッブル定数は一貫性がなく、統一されていませんでした。したがって、計算された宇宙の年齢は異なります。計算結果は114億年から150億年の範囲です。ここでは、より一般的な 138 億 2000 万年前が使用されています。

ハッブル定数とは、科学者がさまざまな科学的手法と装置を使って測定した、100万パーセク（約326万光年）の距離にある銀河が私たちから遠ざかる速度です。測定値は67.8km/s～82.4km/sです。

宇宙が膨張している証拠は、遠くの銀河が私たちから高速で遠ざかっていることです。どの方向から見ても同じように見え、これを等方性といいます。さらに、彼らが私たちから遠ざかる速度は距離に比例します。つまり、彼らが遠くにいるほど、彼らは私たちからより速く遠ざかります。風船を例えに挙げて、すべての銀河は風船の表面にある星であり、風船が膨張するにつれてこれらの星は分離し続けると言う人もいます。

したがって、宇宙にあるすべての銀河は互いに遠ざかっており、それぞれの銀河の位置に立っても結果は同じであり、宇宙には中心がないことも示しています。

しかし、宇宙の膨張は単純に風船に例えることはできません。関係する次元理論は非常に複雑なので、ここでは詳しく説明しません。風船の比喩は単なる比喩的かつ大まかな比喩であり、誰でも理解できます。風船が破裂して宇宙が滅亡するかどうかについては、ビッグ・リップ理論に少し似ています。あなた自身でそれを理解することができます。

これらの証拠は20世紀初頭にエドウィン・ハッブルによって発見されました。アインシュタインはハッブルが研究していた天文台に直接赴き、それらを検証し、それによって場の理論の公式を修正した。

宇宙の膨張はダークエネルギーによって支配されている

現代の研究により、宇宙では、星、銀河、星雲の塵などを含む目に見える物質が総質量とエネルギーのわずか 4.9% を占め、目に見えない暗黒物質が 26.8%、暗黒エネルギーが 68.3% を占めていることがわかっています。したがって、宇宙の進化全体は、実際には暗黒物質と暗黒エネルギーの間のゲームなのです。

ダークエネルギーは主に反発力として現れ、物質と天体が継続的に離れていく傾向があることを意味します。したがって、ダークエネルギーは宇宙の膨張を支配する究極の力です。現代の研究では、宇宙の膨張率がますます高くなっていることがわかっています。さまざまな科学的観測から得られたハッブル定数によれば、観測可能な宇宙の端では、宇宙の膨張率は光速の3倍以上に達します。

暗黒物質は目に見えませんが、質量を持っています。アインシュタインの一般相対性理論によれば、質量を持つ物体はどれも時空の湾曲を引き起こし、それが重力効果として現れます。したがって、暗黒物質の重力は可視物質の重力よりもはるかに大きい。それは銀河と銀河団の間の空間に存在し、宇宙の天体をまとめる主な力です。速度分散が非常に高い場合でも銀河や銀河団が崩壊しない理由は、暗黒物質の重力によるものです。

したがって、宇宙の進化のプロセス全体は、実際には暗黒物質と暗黒エネルギーの間のゲームであり、最終的に誰が勝つかは予測できません。

ここで強調しておきたいのは、宇宙の膨張であれ、標準的な宇宙論モデルであれ、暗黒物質や暗黒エネルギーの理論であれ、それらは私の勝手な発言ではなく、科学界による何百年にも及ぶ観察、発見、実験研究の結果であるということです。それらは多くの証拠によって裏付けられており、科学界における基本的なコンセンサスとなっています。人気の科学ライターとして、Space-Time Communication は科学知識を一般読者に広く伝えています。

宇宙の運命を決める宇宙膨張の臨界点は存在するのでしょうか？

現時点では、科学界は宇宙の膨張に臨界点があるかどうかについて結論に達していない。これは、暗黒物質と暗黒エネルギーの間のゲームの最終結果に依存します。暗黒エネルギーが常に優勢であれば、宇宙は永遠に膨張し続けるでしょう。最終的にこの 2 つが優勢になり、暗黒物質が優勢になれば、宇宙は膨張を停止します。これが臨界点であり、その後宇宙は収縮し始めます。

宇宙の膨張に臨界点があるかどうかによって、宇宙のさまざまな運命が決まります。宇宙が永遠に膨張し続けると、宇宙はますます空っぽになり、すべての星はお互いを見ることができなくなり、最終的に宇宙は冷たくなり、静かになり、死に至ります。いわゆる冷たい沈黙とは、星のエネルギーがすべて使い果たされた後、ブラックホールが最終的に蒸発し、宇宙にエネルギーがなくなり、温度が絶対零度に戻り、時間と空間が終わることを意味します。

宇宙の膨張が臨界点に達して収縮し始めると、収縮はどんどん速くなり、最終的には崩壊傾向を形成します。すべての銀河は圧縮されて特異点に崩壊し、空間と時間は消滅します。この理論はビッグクランチ理論と呼ばれています。宇宙は特異点から生まれ、何度も特異点に戻ります。

宇宙に臨界点があるかどうかは別として、爆発というものは存在しないようです。さらに、宇宙の運命については他に 2 つの理論があり、1 つは熱死、もう 1 つはビッグ リップと呼ばれています。

いわゆる熱死は、この世界が存在する理由はエネルギーの流れによるという熱力学の第二法則に基づいています。孤立したシステムでは、高温と低温が継続的に熱交換され、最終的に熱平衡に達して流れが停止します。エネルギーの流れがないことは死に等しい。

この理論によれば、宇宙は孤立したシステムであるため、エントロピーは時間の経過とともに増加し、秩序から無秩序へと発展していきます。エントロピーが最大値に達すると、すべての物質は熱平衡に達し、宇宙全体に運動と生命を維持するためのエネルギーがなくなります。時間と空間は止まり、宇宙は死にます。

ビッグリップとは、宇宙がどんどん速く膨張し、最終的には銀河、恒星、惑星、すべての原子や素粒子など、宇宙のすべての物質が膨張速度の増大に耐えられなくなり、引き裂かれることを意味します。それ以降はすべてが無となり、真空の量子ゆらぎとともに宇宙誕生前の状態に戻り、宇宙は消滅します。

したがって、現在の理論的枠組みでは、宇宙の膨張に臨界点が存在するかどうか、そして宇宙が最終的にどのように消滅するかを判断することはできません。いくつかの研究では、これらの死の形態の中で最も速いのはビッグリップであり、それは約 200 億年後に起こると示唆されています。残りは少なくとも数兆年かかります。

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