DS930810のブログ

筆者は自然や自然現象に関心が相当あるので自然に関する記事(天文, 地理, 生物)を書いていきたいと思います。かつては1日2記事を適当な時間に投稿していましたが今のところは午後6時に1記事投稿する形にしています。

宇宙の果てはどうなっているのか? もし四次元ならば...

今回は宇宙の果てについて書いて行きたいと思う。

宇宙は三次元上の球体をしていると考えられ、もしそのような形状であるとすると果てはありそうに見えるが三次元でなければ果ては無く...

 

1. 地球の果て

地球の直径は非常に大きく、地球上に立っていると地球が球体のようにはとても思えないほどであり、地球は二次元のように感じられる。

そのため昔は地球には果てがあり、その果てまで行くと落ちてしまうと言われていたほどである。

確かに地球が二次元状に広がっていると進めば進むほど遠くに行くことになり、その平面が無限でさえなければ果てがあるようにも思える。

けれども実際には平面を進んでいるようにも感じられるが若干三次元方向にも進んでおり、およそ二万キロ直線に進むと地球の反対側に立っていることとなるのでもともといた所から見ると逆立ちをしているのである。

そして、更に二万キロ直線状に進むと元居た場所に戻ることとなり、最終的には平面を進んでいるつもりが実際には三次元方向を進んでいるために地球には果てが無いことが分かる。

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上図は二次元を一次元状に進んでいる図であり、一周すると元の位置に戻るために実質直線には果ても中心も無い。

しかし、あえて果てを挙げるならば円の中心であり、この円の中心は直線状にはないので直線だけを進んでいるならば永遠に知ることは無い。

このように二次元を一次元方向(円周)だけに進むと一次元方向には果ても中心も無いがこれは三次元の場合にも同じことが言え、三次元(立体)状の物体で二次元(表面)方向だけに進むと果てが見つかることも無く、中心は立体の内部に埋まっているので表面だけを歩いていると永遠に感知することはできない。

更にこのことは次元が増えても同じことが言え、例えば四次元体を三次元方向だけに進むとやはり延々と周囲を周り、やがて元の場所にループすることとなり、中心にたどり着くことは決してありえないのである。

そして、もし宇宙が四次元空間ならば...

 

 

 

2. 宇宙の果ては無い

先ほどまでは地球の果てについて書いてきたが今度は宇宙の果てについて書いて行きたいと思う。

宇宙は今から137億年ほど前に誕生したと言われており、現在も光速を超える速度で膨張している。

そのため現在の宇宙空間は半径137億光年よりも更に大きいと言われており、観測できる範囲では半径465億光年もある。

そして、この465億光年はあくまで観測できる範囲での宇宙の大きさであるので実際の宇宙の大きさはこの大きさよりもさらに大きく、無限にある可能性も考えられる。

けれどもこの宇宙の大きさはあくまで三次元だけで考えた大きさであるのでもし宇宙空間が四次元以上に広がっているとこの観測可能な宇宙も実は地球の場合と同じようにループしているだけとなり、結果として宇宙の大きさは三次元では表せないこととなる。

もし、この仮定が正しいとなると三次元方向での宇宙の大きさは無限に観測できるようになるが実際には地球の場合と同じように同じ場所を観測しているだけとなるので見せかけの無限となるだけであり、実際に地球から宇宙空間に出て果てしない距離を進むと反対方向から地球に戻ることとなる。

更に宇宙の中心の話となるが宇宙空間が四次元の場合だと中心は三次元の壁(地球で言うと地中に相当する)を超えて四次元方向に進まない限り見つかることも無く、単純に三次元方向に進んでいるだけとなると地球の表面を周るのと同じ形となり、結果として中心が見つかることは無いのである。

 

ここまでは宇宙が四次元であったときの仮定であったが実際にこの仮定が正しいかどうかは分からない。

何故なら宇宙空間は三次元である...

のではなく、更に次元が大きいという説もあり、一説には十一次元もあるとも言われている。

もしそれほどの次元があったとするとたとえ四次元方向に行けたとしても更に上位の次元に行く必要があり、現在の時点では四次元方向に意図的に行くことは不可能であるので(宇宙が四次元なら四次元方向に進むことは可能ではあるが意図的に四次元方向だけに行くことはできない)このような状態だと宇宙の中心を見つけることはできない。

 

そして、一見四次元など無いようにも思えるが重力が存在すると空間がゆがむことが知られており、実際に太陽のように質量が極端に大きな物体の周りでは空間がゆがんでいることが確認されている。

空間がゆがむと聞くと四次元とはあまり関係が無いようにも思えるが直線(一次元)がゆがむと二次元方向に伸び、平面(二次元)がゆがむと三次元方向に伸びることとなるので空間(三次元)がゆがむと四次元方向に伸びていると解釈できる。

このため実際に空間のゆがみが観測されているために宇宙空間は四次元以上の次元があると考えられ、それ故に宇宙には果ては無く、更に宇宙の中心は三次元方向からだと決して感知できない可能性が高い。

 

 

 

以上、宇宙の果てについてでした。