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小松左京イベント at Girasole in Osaka 早わかり？ 最新宇宙論 福江 純＠大阪教育大学 お話しの流れとまとめ 宇宙のかたち １ ビッグバン ２ インフレーション ３ 加速膨張 <宇宙年齢は137億歳で 空間構造は平坦で 永遠に膨張し続ける> 宇宙のなかみ ４ ダークマターとダークエネルギー <人類はまだ宇宙の全内容物の たった4％ほどしか知らない> 2007年3月31日 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 2 宇宙 紀元前2世紀（前漢時代） 『淮南子（えなんじ）』（斉俗篇）に曰く： 往古来今謂之宙、天地四方上下謂之宇 “天地四方上下これを宇といい、往古来今これを宙という。” 宇宙＝（宇＝空間）＋（宙＝時間） 世界＝（世＝時間）＋（界＝空間） 宇宙＝世界＝時空 宇宙 紀元前2世紀（前漢時代） 『淮南子（えなんじ）』（斉俗篇）に曰く： 往古来今謂之宙、天地四方上下謂之宇 “天地四方上下これを宇といい、往古来今これを宙という。” 宇宙＝（宇＝空間）＋（宙＝時間） 世界＝（世＝時間）＋（界＝空間） 宇宙＝世界＝時空 2007年3月31日 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 4 宇宙膨張の概要 1. 2. 3. 4. 無からはじまる （虚時間の無境界条件） インフレーション的膨張 （真空の相転移） ビッグバン減速膨張 （物質の重力のため） ふたたび加速膨張 （ダークエネルギー） 2007年3月31日 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 5 アインシュタイン方程式 一般相対論は、物質やエネ ルギーが存在する曲がった 時空の幾何学で、物質やエ ネルギーに満ちた宇宙その ものを表現できる理論。 左辺：【時空の形状】＝ 右辺：（定数）× 【物質エネルギー分布】 物質・エネルギーは時空の 曲がりに沿って運動し、時 空の曲がり方は物質・エネ ルギーの分布で決まる。 2007年3月31日 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 6 ビッグバン膨張宇宙 「ビッグバン」：火の玉宇宙 理論モデル 観測的実証 1922年 フリードマン解 1929年 ハッブルの法則 1927年 ルメートル解 1965年 3K宇宙背景放射 1948年 火の玉宇宙 ヘリウム元素組成比 2007年3月31日 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 7 ビッグバン膨張宇宙 ハッブルの法則 ハッブルの法則： 1929年 E.ハッブル 遠方の銀河は後退運 動している 遠いほど後退速度が大 きい これらの性質は方向に よらない 2007年3月31日 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 8 ビッグバン膨張宇宙 3K宇宙背景放射 3K宇宙背景放射： 1965年 ペンジアスと ウィルソン 宇宙全体からくるマイク ロ波放射 絶対温度で3Kの熱放 射 方向によらない 2007年3月31日 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 9 ビッグバン膨張宇宙 COBE衛星（1989年） 3K宇宙背景放射 WMAP衛星（2001年） 宇宙年齢＝137億年 ハッブル定数＝ 72km/s/Mpc 2007年3月31日 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 10 インフレーション宇宙 「インフレーション」： 宇宙開闢（かいびゃく） 直後の急激な膨張 ビッグバンの問題 「地平線問題」 「平坦性問題」 2007年3月31日 観測的実証 WMAP衛星 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 11 インフレーション宇宙 COBE衛星（1989年） 3K宇宙背景放射 WMAP衛星（2001年） 宇宙年齢＝137億年 ハッブル定数＝ 72km/s/Mpc 2007年3月31日 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 12 宇宙の加速膨張 「加速膨張」： 46億年ぐらい前に、宇 宙は減速膨張から加速 膨張に転じた 宇宙の行く末 2007年3月31日 観測的実証 超新星探査プロジェクト 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 13 加速膨張 超新星宇宙論プロジェクト 超新星宇宙論プロジェクト 2007年3月31日 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 14 宇宙年齢は137億歳で 空間構造は平坦で 永遠に膨張し続ける 2007年3月31日 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 15 宇宙の内訳 2007年3月31日 マター（物質） 27％ 内訳： 通常物質 4％ 暗黒物質 23％ エネルギー 73％ 内訳： 暗黒エネルギー 73％ 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 16 人類はまだ宇宙の全内容物の たった4％ほどしか知らない 2007年3月31日 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 17 自然界の４つの力 2007年3月31日 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 18 力の統一 統一場理論 特殊相対性理論＋量 子論＝「量子電気力 学」 電磁力＋弱い力＝「量 子電弱力学」 強い力＝「量子色力 学」 量子力学＋重力場＝ 量子重力理論？ 2007年3月31日 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 19 超弦理論 ひも理論（弦理論） 2007年3月31日 超対称性SUSY 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 20 ダークマター 「ダークマター」 通常の物質（バリオン 物質）ではないが、それ でも、物質は物質 宇宙の全内容物の 23％ほど 2007年3月31日 ダークマターの候補 MACHO (Massive Compact Halo Objects) 褐色矮星、白色矮星、中性 子星、ブラックホール WIMP (Weakly Interacting Massive Particles) アクシオン、ニュートリノ、 ニュートラリーノ（フォチー ノ、ウィーノ、ジーノ） 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 21 ダークエネルギー 1 8G 「ダークエネルギー」 ダークエネルギーの候補 Rik Rgik gik 4 Tik 真空エネルギー 2 c 物質ではないある種の エネルギーで、しかも クィンテッセンス（第5元 1 8 G 負の圧力をもつ奇妙な Rik Rgik 素） T g ik ik 4 エネルギー 2 c 余剰次元からの流れ込 4 2 数学的には宇宙項と同 み c c じで、エネルギーとして ファントム物質（超斥力 再解釈したもの 8G 物質） 8G 宇宙の全内容物の 4 c 73％ほど p 8G 2007年3月31日 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 22 ブレーンワールド 「ブレーンワールド」： われわれの認識する４ 次元時空は、より高次 の次元の一部であり、 高次元空間における４ 次元時空は３次元空間 における２次元の膜の ようなものだという考え。 2007年3月31日 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 23 one more period いろいろな多次元 数学における４次元、多次元 SFにおける超空間、亜空間 SFにおける並行宇宙（パラレルワールド） 相対論におけるミンコフスキー４次元時空 量子的選択で分岐する多世界解釈 局所インフレーションによる無量宇宙 超ひも理論の要求する10次元高次元宇宙 2007年3月31日 小松左京イベント@カフェレストラン Girasole in Osaka 24 The End Thank You Audiences Jun Fukue