宇宙の起源は 宇宙の始まりの時刻についての質問 宇宙の始

宇宙の起源は 宇宙の始まりの時刻についての質問 宇宙の始。温度の上限は、プランク温度です。宇宙の始まりの時刻についての質問
宇宙の始まりは今から137億年前ということは何となくわかります 一方、
宇宙の始まりから10のマイナス**乗秒(例えば10マイナス56乗秒)後の常態については解析できている(計算?解明できている)が、それよりさらに前の時刻の常態まではまだわからないということを以前聞いたことがあります この論理のゼロ秒の時点はどのようなことを根拠に計算されているのでしょうか
どなたかわかりやすく教えてください 『宇宙の始まりに何が起きたのか。ビッグバンから最新の宇宙論まで。一気に読める!」村山 斉 氏 東大教授 絶賛
! 「生まれて間もない宇宙に響いていた宇宙交響楽。そこに刻み込まれた宇宙
の歴史と成り立ちを探る研究の第一人者による渾身の一作 ビッグバンとは何か。

宇宙論よくある質問。宇宙論よくある質問 宇宙の疑問 宇宙に果てはあるのですか? 宇宙はどのくらい
大きいのですか? 宇宙の始まりとはどういうものですか? ビッグバンはどうして
起こったのですか? 時間に終わりはあるんですか? 宇宙の始まる前には何が見えてきた「宇宙のはじまり」。見えてきた「宇宙のはじまり」 ビッグバン直前の一瞬を説く「インフレーション
理論」図。億年前のインフレーションから現在まで ビッグバン以降は
膨張が緩やかになり。徐々に温度も下がっていきます。なインフォメーション
が含まれているはずで。未知とされるダークエネルギーについての知見を得る
きっかけにもなるかもしれません。よくある質問 本サイトの管理?運営は
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。宇宙の始まりについて。ある説では。宇宙は「無」から生まれたとしています。
「無」とは。物質も空間も。時間さえもない状態。しかしそこでは。ごく小さな
宇宙が生まれては消えて宇宙の起源は。古代エジプトで発達した天文学から。世紀に入ると宇宙の成立や宇宙
エネルギーに関する現象を研究する新しい学問-宇宙物理学が誕生しました。
しかし「宇宙は何でできている」「宇宙の始まりは…」などという。素朴な質問
に答え地学基礎。高校講座 地学基礎 第回 第1編 私たちの宇宙の進化 ビッグバンと宇宙の
誕生今回のテーマは“宇宙のはじまり”始まりました。地学基礎!数千から
数兆個の恒星や宇宙空間に漂うガスなどが集まったものを銀河といいます。 私
たち

第61回。聴講者からの質問と講師回答 ビッグバン前はどういう状態だったのですか?仮に
無として。無とはどういう状態ですか?さん 男性?

温度の上限は、プランク温度です。プランク温度の宇宙は、どの様なものだったのでしょうか。 現在、超ひも理論が最も有力視されています。1本の超ひもは、様々な振動をします。そして、その振動の違いにより、全てのものを表現することが出来るのです。超ひもの振動回数が少ないと光と見え、振動回数が増えると物質と見えます。この世の最短時間であるプランク時間に1回振動する超ひもが、この世で最も重い粒子です。その質量をプランク質量Mpと言います。 ここで、プランク時間Spとプランク距離Lpについて説明します。1本の超ひもの長さは、プランク距離Lp 1.616×10^-35mです。振動は超ひも上を光速2.997925×10^8m/秒で伝わります。振動が超ひもの端から端まで伝わる時間を、プランク時間Sp 5.39×10^-44秒と言います。 光速2.997925×10^8m/秒= プランク距離Lp 1.616×10^-35m÷プランク時間Sp 5.39×10^-44秒 が成立します。現代物理学では、これ以上短い距離?これ以上短い時間を考えることが出来ません。 前述のとおり、最も多い超ひもの振動は、最短時間であるプランク時間Sp当り1回の振動です。これ以上短い時間はないのですから。 振動回数が多くなるに従って、1本の超ひもは重くなります。この最も振動数が多く最も重い1本の超ひもの質量を、プランク質量Mp 2.17651×10^-8㎏と言います。 開闢してプランク時間経過後の宇宙は、プランク質量となった超ひもが、お互いにプランク距離Lpまで近づき接し合い、ぎゅうぎゅう詰めになった状態です。この状態の温度をどの様にして求めることが出来るでしょうか。 それには「ボイルシャルルの法則」がヒントになりそうです。 理想気体は、気体粒子の数が一定なら次の関係が成立します。 ①気体定数R=PV/T P=圧力?V=体積?T=絶対温度 この気体定数Rは常に一定の値になります。つまり、水素?酸素?二酸化炭素?窒素等気体粒子の種類に関係なく、分子の粒子数が一定なら、気体定数Rは同じ値となるのです。 ①を説明します。体積を一定に保つと絶対温度に比例して圧力が高まります。圧力を一定に保つと、絶対温度に比例して体積が増えます。絶対温度を一定に保つと、圧力と体積は反比例します。 これを「アボガドロの法則」と言います。アボガドロは「気体1molモルの体積は、気体の種類に関係なく0度C、1atm気圧において22.4Lリットルである」ことを発見しました。この様に、気体粒子の重さに関係なく、粒子の数が同じなら、気体は同じ温度?同じ圧力下では同じ体積となるのです。つまり全ての気体で ①気体定数R=1atm×22.4L/273K=0.08205 atm*L/K*mol=一定 となります。 これは、何故でしょうか。温度が高くなり気体粒子を動かすエネルギーが増えました。この時、気体粒子の質量が軽いとそれは速く運動します。一方、気体粒子の質量が重いとそれはゆっくりと運動します。ですから、気体粒子が衝突して与える圧力は、気体粒子の種類には影響されず温度に依存するのです。 ここで、1 molモルについて説明します。 1 molモルとは、6.02×10^23個の気体粒子の集まりを言います。これは、0.012㎏の炭素12の中に含まれる原子の数です。気体粒子の種類に関係なく、水素?酸素?二酸化炭素?窒素1 molモルと言えば、その中には6.02×10^23個アボガドロ数の分子が含まれています。 通常、圧力PをPaパスカル{1Pa=1平方メートル当たり1N1ニュートン=1㎏の物質を毎秒1m/秒づつ加速する力、体積VをLリットル、温度を絶対温度K、気体の粒子数をmolモルで表わします。1atm≒101,300Paなので、①は ②気体定数R=8.31×10^3 Pa *L/K*mol となります。 求めるのは、プランク質量の粒子1粒が、プランク体積{一辺がプランク距離の立方体の体積=Lp3立方メートル=1.616×10^-35m3立方メートル=4.220112×10^-105立方メートル}に押し込められた時の温度です。その時の密度を、プランク密度と言います。 プランク密度=プランク質量2.17651×10^-8㎏÷プランク体積4.220112×10^-105立方メートル= 5.157468×10^96㎏/m3 となります。 このプランク密度の状態の温度を求めなくてはなりません。その為には、粒子1粒で考える必要があります。プランク質量1粒がプランク体積に閉じ込められた時プランク密度の状態の圧力Paパスカルにプランク体積を掛け絶対温度で割ると、{気体定数R÷1molの粒子数6.02×10^23個}となるからです。 気体定数は、気体粒子の個数に比例するので、6.02×10^23個1molで8.31×10^3 Pa *L/K*molなら、1個では、8.31×10^3 Pa *L/K*mol÷6.02×10^23個だからです。 ですから、 ②を1molの粒子の集まりではなく、粒子1粒に設定する必要があります。その為には、上記のとおりR気体定数を6.02×10^23個アボガドロ数で割らなくてはなりません。すると ③R/アボガドロ数=8.31×10^3 Pa *L/K*mol ÷6.02×10^23個=1.380648×10^-20 Pa *L/K となります。③をボルツマン定数Kbと言います。 このボルツマン定数Kbを使えば、前で述べたとおり、粒子1粒が閉じ込められた体積とその圧力Paパスカルが分かれば、温度を求めることが出来ます。圧力×体積÷絶対温度=ボルツマン定数Kb、∴絶対温度=圧力×体積÷ボルツマン定数Kbなのですから。 体積は、プランク体積4.220112×10^-105立方メートルです。では、プランク質量の粒子1粒の圧力はどれ位でしょうか。 プランク質量の粒子は、この世の最大の加速度で移動しようとします。この世の最大の加速度は、最短時間であるプランク時間Spにこの世の最速である光速Cm/秒に達する加速度です。それは ④最大加速度=光速Cm/秒÷プランク時間Sp=C/Spm/秒2= 2.997925×10^8m/秒÷5.39×10^-44秒=5.562012×10^51m/秒2 です。 プランク質量2.17651×10^-8㎏の物質が最大加速度5.562012×10^51m/秒2で動くと、その⑤圧力は何Nニュートンになるでしょうか。 1 Nニュートン= 1㎏の物質を毎秒1m/秒づつ加速する力なので、 ⑤圧力=プランク質量2.17651×10^-8㎏×C/Spm/秒2 =2.17651×10^-8㎏×2.997925×10^8m/秒÷5.39×10^-44秒 = 1.2105×10^44 m㎏/秒2= 1.2105×10^44 Nニュートン=プランク力 です。 ⑤圧力は、何Paパスカルでしょうか。⑤圧力は、プランク距離Lp1.616×10^-35m四方の正方形に掛かる力でした。1粒のプランク質量が一辺プランク距離の立方体に閉じ込められ、その一面に掛かる圧力が⑤圧力なのですから。 一方、1Paパスカル=1平方メートル当たり1 Nニュートンの圧力です。ですから、⑤圧力を1平方メートル当たりのNニュートン数に直さなくてはなりません。 ⑥1平方メートル当たりの圧力=1.2105×10^44 Nニュートン ÷プランク距離2平方メートル=1.2105×10^44 Nニュートン ÷1.616×10^-35m2=4.635642×10^113 Nニュートン= 4.635642×10^113Paパスカルです。 この4.635642×10^113Paが、この世で最も強い圧力です。これをkothimaro圧力と名付けますpm17:36これで圧力が求まりました。では、プランク体積は何リットルでしょうか。 プランク体積= Lp3立方メートル=1.616×10^-35m3立方メートル=4.220112×10^-105立方メートル です。これをLリットルに直すと、1立方メートル=1,000Lリットルなので プランク体積=4.220112×10^-105×1,000 Lリットル= 4.220112×10^-102 Lリットル です。 故に 絶対温度=圧力×体積÷ボルツマン定数Kb= 4.635642×10^113Paパスカル×4.220112×10^-102 Lリットル÷1.380648×10^-20 Pa *L/K=1.417194×10^32K=プランク温度 です。 現代物理学では、プランク密度の状態、即ち一つの粒子が最大のプランク質量となり、最少空間のプランク体積に詰め込まれた状態よりも高密度の状態を表現出来ません。そして、プランク密度では、プランク温度となります。ですから、現代物理学ではプランク温度よりも高い温度を扱うことが出来ないのです。少し誤記があったので、一旦削除して書きなおしました。アインシュタイン方程式と呼ばれる宇宙の膨張を表す方程式を解くとa = B √t+Cという膨張の式が得られます。a はスケール因子といって、宇宙の膨張は相似拡大なのですが、相似比のようなものです。a が2倍になれば、宇宙は2倍に大きくなると考えてください。t が時刻です。C は積分定数であり任意の値に決めることができます。なので、C=0 とするのが一番簡単ですね。そうすると、a = B √tという簡単な式になります。t=0 でx=0 となり、宇宙が一点に集中していたことになります。このt=0 が、ご質問の「ゼロ秒の時点」になります。ところで、perさんは、わざわざ難しい式を持ち出していますが、言っていることは同じです。dt/da = a/{H?√Ω_d×a?+Ω_m×a+Ω_r}という式で、宇宙の始まりのa がごく小さい時の話をしているので、Ω_d×a?+Ω_m×a → 0 と近似することができます。すなわち、放射密度Ω_r だけを考えればよいということです。そうすると、dt/da = a/H?√Ω_r∫dt = 1/H?√Ω_r ∫adat+C = 1/2H?√Ω_r a^2a = √2H?√Ω_r × √t+CB = √2H?√Ω_rと置けば、私が示した式と同じになることがわかります。宇宙の温度は宇宙の大きさに反比例します.宇宙の極初期には成り立たない宇宙は膨張してますから,時間を遡ればそれだけ宇宙は小さくなり,温度が高くなるのです.温度が高いという事はエネルギー密度も高くなり,宇宙内部にある粒子も光速に飛び交い,そのエネルギーも高くなります.量子力学などで,温度,エネルギースケールに応じた粒子同士の反応を理解できます.例えば3000℃を優に超える温度の場合,高確率で電子は原子核の束縛を逃れてしまいます.プラズマ状態になるのです.さらに温度が上がれば,原子核も破壊されてしまいます.陽子が飛び交うようになるのです.さらにさらに温度が上がってしまえば,陽子もバラバラになり,クォークが飛び合うようになります.しかし我々人類が得ている知識では「電弱力相互作用」のエネルギースケールである100GeV程度までしか理解できてないのです.温度に換算すると約1000兆度で,宇宙年齢1000億分の1秒程度です.これを超えるには「大統一理論」や「超統一理論究極」理論が必要になりますが,未だに完成してません.なので理解に限界があるのです.☆.。.:*?°☆.。.:*?°☆.。.:*?°☆.。.:*?°☆*:.. ここから理論の話を???宇宙論では,宇宙の大きさをスケール因子atで表します.ビッグバン特異点をt=0として,a0=0とします.現在時刻t=t?ではat?=1と規格化します.これを使って相対性理論から色々計算するのです.例えばこんな式が出てきますdt/da=a/{H?√Ω_d×a?+Ω_m×a+Ω_r}ここでH?はハッブル定数で約67.15[km/s/Mpc],Ω_dはダークエネルギー密度パラメータで約0.683,Ω_mは物質密度パラメータで約0.317,Ω_rは放射密度パラメータで約9.213932×10??.これを0~1で右辺をaで積分すれば宇宙年齢が求まります.しかし紙と鉛筆では解けないので,コンピュータで数値計算しなければなりません.具体的に計算すると,宇宙年齢?138億1860万年となります.ガウス?ルジャンドル積分法で計算しました宇宙の大きさが半分a=0.5の時には,積分範囲を0~0.5として計算すれば良く???宇宙年齢?58億4655万年となりますちなみにΩ_r=0の時には紙と鉛筆だけで解けます.式が複雑になるので結果だけを示すと,=2/3*SQRT1-0.317*ASINHSQRT1-0.317/0.317*1^3/2*9.777922171e9/0.6715となります.これをEXCELやOpenOfficeなどの表計算ソフトのセルにコピペすれば計算できます.また1^3/2の1が積分の上限になりますので,0.5^3/2等とすれば他の場合も計算できます.

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