やっぱり物理が好き

素粒子物理や数学の勉強記録、海外滞在記、その他徒然日記
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宇宙論(7)

 前の記事「宇宙論(6)」の続きです。

 勉強範囲は、

『なっとくする宇宙論』二間瀬敏史著(講談社)

第5章 宇宙・まだ解けないこれだけの謎
 5.1 悩める二つのパラドックス

の部分です。

 ビッグバンは、

・宇宙は一様等方である(宇宙原理)
・膨張時空

という時空モデルとして確立しました。ビッグバン理論は多くのことを説明できる理論なのですが、未解決な問題があります。

(1) 地平線問題

 地平線問題とは、簡単に言えば、宇宙がなぜ一様等方なのか、ということです。

 地平線とは互いに情報のやりとりをできる最大の範囲です。現在では地平線の範囲内であっても、宇宙の歴史をさかのぼっていくと地平線の外になってしまう領域というものが存在します。

 なんの因果関係ももたない領域同士が、なぜ、同じ物理状態にあるのでしょう?

 これが地平線問題です(かなりおおざっぱな説明ですが)。

 地平線問題が起きてしまう原因は、宇宙膨張が減速膨張であることが原因です。

(2) 平坦性問題

 もうひとつの問題は、平坦性問題です。

 平坦性問題とは、宇宙初期の密度パラメータがほぼ1であるということです。密度パラメータが1であるということは、曲率がほとんどゼロ(つまり平坦)ということです。
 なぜ、密度パラメータが1に近い値から宇宙が始まったのか。

 これが平坦性問題です。

 これら二つの問題を解決するのが、いわゆる”インフレーション理論”です。

 簡単に言えば、減速膨張しているのが問題なのだから、宇宙初期に加速膨張してればよいという考えです。そのためには、かつてアインシュタインが導入し、その後自ら「生涯で最大の失敗」として捨て去った宇宙定数というものを導入すればいいことがわかっています。
 宇宙定数が密度や圧力よりはるかに大きい場合、スケール因子が指数関数的に膨張する解が得られます。
 指数関数的な膨張をインフレーション膨張と呼び、インフレーション膨張をもたらす理論をインフレーション理論といいます。

 ニュアンス的には、

・インフレーションによって急激に膨張する
   ↓
・すべての点に因果関係がある領域が、地平線を越えて膨張する
・時空の曲がりも膨張する
   ↓
・現在の地平線の中にある2点間に因果関係がある
・時空の曲がりが平らにならされる
   ↓
・地平線問題、解決
・平坦性問題、解決

という感じです。

 現在、インフレーション理論は観測的にも証拠があげられています。

 問題は、どうやってインフレーションを起こすかという理論構築です。そのメカニズムは、現在研究途上にあります。

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はじめまして
時々拝見させて頂いておりましたが、
最近観測で面白いのがあったのでTBさせてもらいました。
2006/03/23 15:12 URL by tatsushi [ 編集] Pagetop△
■tatsushiさん
はじめまして!
TBは……スパムが多いので、当該記事にリンクのないTBは
はじく設定になっています。(^-^;
すみません、なので、TBできてないですよね……
その記事の、どこかはじっこでいいので、
この記事(かブログトップ?)へリンクはってからTBしてください。
よろしくお願いします。
(TBが正常にできましたら、そのリンクをはずして結構ですので……)
2006/03/23 15:38 URL by さとみ [ 編集] Pagetop△
やはりTB制限していたんですね。
杉山先生は今年度で名古屋大学に移ります。


俺も物理ブログ同盟申請しようかな。。。
2006/03/23 15:58 URL by tatsushi [ 編集] Pagetop△
■tatsushiさん
TBありがとうございます!
ちょうど昨夜、WMAP3年データを旦那にプリントアウトしてもらってきました。

物理ブログ同盟、ぜひ。^-^
2006/03/24 17:10 URL by さとみ [ 編集] Pagetop△
ありがとうございます。











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インフレーション WMAP
(c)NASA/WMAP Science TeamNew Three Year Results on theOldest Light in the UniverseこれはWMAPによる観測結果が色々報告された話で、元記事はこちら↓http://www.nasa.gov/vision/universe/starsgalaxies/wmap_pol.htmlRingside Seat to the Universe's First Split Sec やる記2006/03/23 15:56
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