「宇宙の創生」の仕組みと宇宙物理学の歴史
この講義シリーズは第2話まで
登録不要で無料視聴できます!
第1話へ
▶ この講義を再生
この講義の続きはもちろん、
6,000本以上の動画を好きなだけ見られる。
スキマ時間に“一流の教養”が身につく
まずは72時間¥0で体験
(会員の方に広告は表示されません)
ルメートルの「動的な宇宙モデル」は膨張宇宙論の先駆け
「宇宙の創生」の仕組みと宇宙物理学の歴史(6)動的宇宙解と宇宙膨張の発見
岡朋治(慶應義塾大学理工学部物理学科教授)
アインシュタインの一般相対性理論から「膨張したり収縮したりする宇宙」を導き出したフリードマン。若くして亡くなったため、アインシュタインとの論争には発展しなかったが、その後、膨張宇宙論の先駆けとなるルメートルの「動的な宇宙モデル」に対して、アインシュタインは強い拒否感を示したという。しかし、その2年後、エドウィン・ハッブルによって宇宙膨張の発見が報告されることになる。彼らは動的な宇宙について、それぞれどのように理論を発展させていったのか。(全12話中第6話)
時間:12分02秒
収録日:2020年8月25日
追加日:2021年1月16日
カテゴリー:
≪全文≫

●フリードマンが導いた「膨張したり収縮したりする宇宙」


 (前回、動的な宇宙が一般相対性理論から予測されたのですが、)これはどういうことか。前回ちらりと言いましたが、アインシュタイン方程式を使い、一様等方そして平均的に宇宙全体を取り扱おうとした場合は、ある解が求められます。「フリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー計量」と呼ばれるものです。

 そこに物質の状態方程式を使い、ロシアのアレクサンドル・フリードマンが1922年に、ある方程式を導きました。それがスライド右側にあるオレンジの枠でくくられたところの方程式なのですが、前回お話したアインシュタイン方程式よりはかなり分かりやすい形をしている微分方程式です。これは何を意味しているかというと、要するに一様等方宇宙が時間発展するということを示す方程式なのです。

 そして、その解が右下の図で示されています。宇宙全体の大きさを示すa(t)が縦軸の単位になっています。横軸の単位は時間です。a(t)は「宇宙のスケール因子」といいますが、これは時間の関数として、いろいろと変化してしまうということが分かってしまったのです。そして、この変化の具合が、三つのパラメータで決定されるということまで分かってしまいました。

 三つのパラメータについてですが、まず「密度パラメータ」(Ω)は宇宙全体の質量の多さ(質量密度の多さ)を示す量です。二つ目は「宇宙の曲率」(k)で、これは宇宙が閉じているか、開いているかを表すパラメータです。三つ目は「宇宙定数」(Λ、ラムダ)です。

 実際のところ、フリードマンが1922年に求めた解では、宇宙定数は考えていませんでした。なので、右下の図でいうところの、黄色とオレンジと赤のグラフが「フリードマン宇宙」と呼ばれるものです。

 これを聞いたアインシュタインは、とても怒ったらしいですね。そんなことはないだろうと。解としてはあり得るけれども、物理的にそういうことはあり得ない。なぜかというと、アインシュタインは、宇宙とは定常的に恒久的に存在しないといけないという信念の持ち主でありましたから、定常的な宇宙以外は受け入れられなかったのです。よって宇宙が膨張したり収縮したりするのは困るわけです。だからこそ宇宙項を入れたのです。

 ということで、アインシュタインはとても怒...

スキマ時間でも、ながら学びでも
第一人者による講義を1話10分でお届け
さっそく始めてみる
(会員の方に広告は表示されません)
「科学と技術」でまず見るべき講義シリーズ
知性の進化と科学技術文明の未来(1)ヒトは本当に賢いか
なぜ人類は進化できたか?…5つの環境要因と脳の発達
長谷川眞理子
「宇宙の創生」の仕組みと宇宙物理学の歴史(1)宇宙の階層構造
「宇宙の階層構造」誕生の謎に迫るのが宇宙物理学のテーマ
岡朋治
ブラックホールとは何か(1)私たちが住む銀河系
太陽系は銀河系の中で塵のように小さな存在でしかない
岡朋治
社会はAIでいかに読み解けるのか(1)経済学理論の役割
AIやディープラーニングによって社会分析の方法が変わる
柳川範之
現在の宇宙の姿(1)星はなぜ自ら輝くのか
星はなぜ自ら輝くのか…宇宙と銀河の「現在の姿」を概観する
岡村定矩
「進化」への誤解…本当は何か?(1)進化の意味と生物学としての歴史
実は生物の「進化」とは「物事が良くなる」ことではない
長谷川眞理子

人気の講義ランキングTOP10
ロシア人の見る「ロシアの歴史」(1)会ってみたプーチン…その実像
ロシア人の見る「ロシアの歴史」を知るとロシアがよくわかる・・・実際に会ってみたプーチンの印象とは?
上月豊久
「良き対話」とは?――哲学から考える(1)対話とは何か――会話・説教との違い
「良き対話」のヒントを哲学から考える…「対話」の大前提とは、そして「会話」「説教」「場回し」とは何が違うのか?
納富信留
飽食時代の「選食」のススメ(1)選食の提唱と「食の多様性」
肥満、認知症、低栄養…飽食の時代に大事な「選食力」3カ条
堀江重郎
和食の深い秘密~なぜ身体に良いのか(1)和食の特徴と日本人
日本人は地球上最もベジタリアンだった?和食の7つの基本
小泉武夫
高齢者のフレイル・認知症とその予防対策(1)老年病科と高齢者の疾患・病態の特徴
頻尿、低栄養、転倒、誤嚥、フレイル…増える老年症候群と高齢者の疾患・病態の特徴
小川純人
本当によくわかる「量子コンピュータ入門」(2)コンピュータの歴史
量子コンピュータの転機となった1990年代の発見とは何か
武田俊太郎
近現代史に学ぶ、日本の成功・失敗の本質(6)東條内閣で行われた行政改革
悲惨な末路につながった東條英機内閣での兼職と省庁再編
片山杜秀
編集部ラジオ2026(39)上野誠先生の万葉集講義と現代
【10min解説】万葉集に学ぶ「公務員倫理法」の大失敗?
テンミニッツ・アカデミー編集部
大統領に告ぐ…硫黄島からの手紙の真実(2)翻訳に込めた日米の架け橋への夢
アメリカ人の心を震わせた20歳の日系二世・三上弘文の翻訳
門田隆将
「重要思考」で考え、伝え、聴き、議論する(1)「重要思考」のエッセンス
重要思考とは?「一瞬で大切なことを伝える技術」を学ぶ
三谷宏治