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【宇宙】宇宙膨張は等方的じゃない?

【妄想1】宇宙自身も波なのか?

小さいスケールの話、量子化学を勉強していくと、宇宙のあらゆる物(光、音、電子など)は波で構成されているらしいことを知りますし、それは現実の実験結果を上手く説明します。そうすると「宇宙自体も振動する波のようなものでできていると言えるんじゃないか?」という予感がしてきます。

また大きいスケールの話をすれば、宇宙は加速的に膨張していることが観測によって明らかになっています。でも、その膨張するためのエネルギー源が何なのか?というのは全くナゾのままです。初期の恥ずかしいNOTEでは宇宙自転案を出していましたが、それだとビッグバンがあった証拠とされる宇宙マイクロ波背景放射が全天から等方的に降り注いでいる事実を説明できません。またもや別の妄想に走る必要がでてきました(走るな)。

【天体観測】”宇宙膨張は非等方的”という研究報告

ところが、つい最近になってドイツのボン大学の研究グループによって、いろいろな銀河団から放射されているX線を観測すると{ハッブル定数(宇宙膨張速度)にバラつきがあったため}宇宙の膨張は等方的ではないかもしれないという報告がなされました。X線以外の電磁波による観測データもそれを裏付けており「宇宙膨張の非等方性はダークエネルギーによって引き起こされているかもしれない」とも言及しています。

( 'ω' ).。oO( 「かもしれない」ばっかり... まるで教習所だな

でも、その非等方性を断定するためには観測データから①超銀河団の形成時に働く引力成分を排除したり、②ガスや塵による観測妨害の影響を排除して補正する必要がありますから、今は「続報を待ちましょう」という状態です。2022年にダークエネルギーの性質解明を目指す宇宙望遠鏡「ユークリッド」が打ち上げられる予定なので、近いうちに何かしらの発見があることを期待しましょう。

【妄想2】境界の波打ちが膨張の非等方性の原因?

【妄想1】「宇宙自身も波なんじゃないか?」の続きで、宇宙膨張が非等方性になる理由を何の根拠もなく妄想します。鵜呑みにはなさいませぬように願います。

まず、下スライドみたいに宇宙空間を作り出す都合の良い波を考えます。宇宙と外宇宙を隔てる境界にあるその波は量子力学のボーアの量子条件のように整数倍の波によってできているはずです。整数倍以外の波は2周目以降の波が1周目の波と互いに打ち消し合って、定常波(空間)が形成されないからです。

ボーアの量子条件

この時の波の高さが宇宙空間の形成を決定する因子を表しているとすれば、膨張速度にバラつきがでる理由としては納得できなくもないな、と思ったりします。イメージとしては、宇宙の端っこは完全に球面ではなくて激しく波打っている水面のように凸凹している感じです。でも、これは境界から中心に向かって空間に影響を与えることが前提となるので「とんでもねぇこと書いてんなー」と書いてて思いました。

【妄想3】空間膨張のエネルギー源が波によるものなら宇宙の大きさは有限

波自体のエネルギーは円周上の波の数(波長の長さ)で表すことができるので、これが宇宙膨張のエネルギー源になります。【妄想2】のスライドに描いた波の数が4つの状態は宇宙が膨張する余力があることを表しています。エネルギーを使えば使うほど、波数は少なく(波長は長く)なっていき、最終的には波数が1つ(山の形をした波形が上下方向に振動するトランポリン状態)になります。言い換えれば、宇宙空間の取り得る大きさは有限だとも言えます。

でも、宇宙が限界の広さまで大きくなったまま止まってしまうとは思えないんですね(変化が0になることに何とも言えない違和感があるんで)。自分の直感では、宇宙自体が生き物のように膨張と収縮を繰り返す(それこそ波っぽい)振動体で、波数が1になった後は反動で収縮しつつ波数が増加に転じると思ったんです。収縮に転じないケースも含めれば、大きく分けて下の4つの挙動が考えられるでしょう。

① 膨張が止まったまま動かない
② 膨張と収縮をエネルギーロス(減衰)しながら繰り返す
③ 膨張と収縮を繰り返す
④ 収縮し続けてある1点に戻る

※③の途中で止まった状態もあるかもしれませんね

宇宙が今のところ自発的に膨張し続けていることを考えれば、収縮というのは宇宙にとっては劣な変化なのでしょう。なので、この4つの中では収縮項のない①が妥当……としか思えませんね。

【嘆き節】物理が分かれば宇宙はもっと面白い

妄想で宇宙を楽しむのも面白いんですけど、できる限り論理的に解釈してみたいと思ったとき、物理(時々、数学)の力がどうしても必要だと思い知らされます。なので、物理に関する知識が不十分である現状では、ちゃんと分かってる人に聞いた方が早いよねっていうのが間違いのない結論です。

( 'ω' ).。oO( なんだっそら!

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