宇宙論を一から学ぶ

宇宙･･･銀河･･･ブラックホール･･･暗黒物質･･･スーパーノヴァ･･･ビッグバン･･･

誰しもが夜空に瞬く星々に思いを馳せ、宇宙の深淵さを考えたことはあるだろう。

宇宙の始まりは？　宇宙の広さは？　宇宙の構造は？　宇宙の未来は？　･･･etc.

そんなロマン溢れる宇宙論を学ぶにあたってのポイントを3つ挙げるとすれば

①　星の輝きや電磁波が宇宙の広さを教えてくれる

②　観測と理論が宇宙の｢過去・未来｣を教えてくれる

③　相対性理論と素粒子物理学が最新の宇宙論を教えてくれる

さてさて、これらをかいつまんで説明しよう。

広大すぎる！！宇宙の距離

太陽は角度にして0.5°の幅をもつ｢円｣に見える。

最大の望遠鏡を使っても夜空の星々は｢点｣に見え、大きさのある｢円｣には見えない。

では、そんな夜空の星々はどれぐらい遠くにあるのか？

ハワイにある天文台の高性能大望遠鏡で分解能は1.4×10^-5° (1/70000°)である。その場合、例えば太陽と同じ大きさの星が｢点｣に見えるとすれば、太陽より4×10⁴倍以上遠くにあることになる。でなければ幅のある｢円｣として望遠鏡で観測されてしまうからだ。

地球～太陽間である500光秒の 4×104倍 → 2/3光年！！
つまり、夜空の星々は最低でも2/3光年以上遠くにあるのだ！！
 (実際、太陽系に一番近い恒星プロキシマ・ケンタウリは4光年離れている。)

目に見える星々ですらこの遠さなのだから、銀河間や銀河団間、宇宙全体などは想像を絶する広さになるだろう。では、それら距離はどうやって測るのか？ ｢全て2/3光年以上の距離です｣だとさすがにばつが悪い(笑)

実際、｢点｣にしか見えない星々や銀河間の距離は、観測指標となる星の輝度や瞬きの周期を基に｢物差し｣を作って、それに当てはめて算出している。

宇宙全体については、 宇宙背景放射という電磁波の波長を解析したり、水素ガスの分布シミュレーション結果などからその広さを算出している。

↓の本はこうした算出方法や宇宙の広さを分かりやすく解説しているのでおすすめだ。

長命すぎる！！宇宙の一生

ビッグバン、ビッグバウンス、ビッグクランチ、ビッグリップ、そして定常宇宙論･･･

宇宙の始まりと終わりには諸説あるが、現在の観測結果と理論モデルで導かれるのは

宇宙はインフレーション → ビッグバンという段階を経て始まった

宇宙は加速膨張し続けて、熱的死で終わる

･･･というのが最も確からしい考えとなっている。(大多数支持というわけではないが)

もちろん、今後の観測次第ではこうした通説も変化していく可能性が高い。

ちなみに、宇宙の始まりは138億年前であることが推測されている。

では、宇宙の終わりはどれぐらい先か？

素粒子物理学から熱的死の完成を算出すると･･･なんと10¹⁰⁰年！！

宇宙の始まりから現在までの時間の10⁹⁰倍先が寿命というのだから、宇宙はまだまだ赤ん坊ということになる。こんなでかいBabyがいてたまるか(笑)

そんな宇宙の｢今昔｣を具体的なイメージでインプットするなら↓がおすすめだ。

最新すぎる！！宇宙の理論

さてここまで｢インフレーション｣やら｢熱的死｣やら、聞きなれない言葉も出てきただろう。

ビッグバンやブラックホールなどはよくTV番組や書籍で取り上げられ馴染み深いと思う。

だが、最新の宇宙論は相対性理論と素粒子物理学で構築されており、結局それらを学ばないことには宇宙論のキーワードすら知らぬ存ぜぬということになってしまうのだ。

実際、観測・シミュレーション結果から存在が予測された｢暗黒物質｣や｢ダークエネルギー｣なども、素粒子物理学により理論構築されている真っ最中だ。｢謎の物質｣や｢謎のエネルギー｣のままではないのでご注意を。

↓は専門書寄りでかなり難しいが、演習問題などもできる良書。高いけど(笑)

宇宙論･･･未知なる時空を観測し、先端理論を惜しげもなく駆使した学問領域

そんな宇宙論を一から学ぶなら…この記事ではその一歩目におすすめの本を紹介した。

ただし注意！！これらはインプット！！

さらに深く習熟したいなら専門書や演習問題などのアウトプットをお忘れなく。