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赤方偏移(遠くの天体の距離)
2020/05/03 04:03 | Comments(0) | 思考及び書くこと
今日の一言「ビールが旨い」

まえがき

 人類普遍の原理は、6つある。
・ やられたらやり返してよい。
・ 危険が迫っていたら先に攻撃してもよい。
・ 善行にはお返しをする。
・ 強者は弱者に配慮する。
・ 約束は守る。
・ 嘘はつかない。

 やられっぱなしの人は、ガンジー聖者だと思われる前に、まずは変人とみなされるかもしれない。

 上の6つの原理が誠実に履行されている人は、魅力的に映るだろう。リーダー像。強かさ(したたかさ)。

三角測量

 赤方偏移とは、遠くの――億光年も離れた天体との距離を測るための理論である。
 近い距離は、三角測量で求められる。
 三角測量とは、タンジェント(tan)を使う。高校数学でならう三角比。

 ABC点があって、C点と、AB線上で直角に交わる距離を調べたいとする。角CBAと、角CABは、求められる。(いや、でも、レーザー光とかないと、正確には調べられない気がする)
 AB線の長さは、調べられるとする。AB線の中間をEとする。
 角ACBは、三角形の内角の和が180°だから、角CBAと、角CABを引けば求められる。
 すると、
  線AE
   ―  = tan(角ACE)
  線CE
 となる。

 求めたいのは、線CEの長さである。そのため、
 線CE = 線AE ÷ tan(各ACE)
 で求められる、というわけだ。

(おそらく合ってるはず。求めたい点を結ぶ2点の角度を求めることで測量するもの、という説明を読んで考えてみた)

赤方偏移

 ただし、数億光年も離れた距離を測ることは、三角測量の方法では不可能である。
 しかし、宇宙の始まりは138億年前(旧来は137億年とされてきたらしい)であるといわれる。

 地球が生まれたのは、46億年前だという。

 へーすごい。
 しかし、それは一体どうして分かるというのだろう。俺はどうにも、暗記が苦手である。何故それが分かるのか、どうやって導くのかが気になってしまう。そんなこと気にしても意味ないのに。

 でも気になったから調べら、
もっと遠い、何十億光年以上離れた天体、例えば遠い銀河までの距離を知るには、その銀河が遠ざかる速度を使います。私達の地球から見ると、宇宙が膨張しているために、遠くにある銀河ほどより速い速度で遠ざかっていることが観測から分かっています。つまり、銀河が遠ざかる速度が分かれば、その速度から距離を推定することができる、というわけです。「遠ざかっている物体から出る光の波長は長い方にずれる」という性質を使って、銀河のスペクトル線の波長のずれを観測することで速度を知ることができます。波長のずれが大きいほど速度が速いことになり、それだけ遠くにあることがわかります。
リンク先


 とのことであった。光の波長が長いほうにずれる、というキーワードから調べると、「赤方偏移」というキーワードが見つかった、というわけである。

 しかしこれは難しかった。
 ただおそらく、通常観測される波長と、その距離を測りたい天体から発せられる光の波長を比較し、その波長が赤いほう(赤は波長が長い。電波はもっと長い)にずれているとき、そのずれは、天体が遠ざかっている速度を表すのだそうだ。
 その遠ざかっている速度から、距離を割り出すのだそうだ。

 速度から距離を割り出せる、というのは何となく納得してもよい。光の波長が赤いほうにズレる場合は、遠ざかっている速度が大きい、ということも納得してもよい。感覚的にそういうものだと納得できる気がする。

 ただ、その「ズレ」がどのようにして導かれるのかは分からなかった。

 分からなかったが、
アメリカ合衆国の天文学者エドウィン・ハッブルは様々な銀河までの距離とその銀河のスペクトルを調べ、ほとんど全ての銀河のスペクトルに赤方偏移が見られること、赤方偏移の量は遠方の銀河ほど大きいことを経験を生かして発見した(ハッブルの法則)。この事象は、銀河を出た光が地球に届くまでの間に空間自体が伸びて波長が引き伸ばされるためであると解釈でき、宇宙が膨張していることを示すと考えられている。2016年現在、観測されている最も z が大きい(すなわち最も遠方にあると考えられる)天体は z = 11.09 の銀河 GN-z11 である[1][2]。

リンク先

 という記述から、おそらく、その他計測可能な銀河の光の波長(スペクトル)を調べて、基準となるスペクトル置いて、それとのズレを計測しているのだろうと考え、納得することとした。

演繹

 つまり、赤方偏移による距離の計測は、演繹法である。確かに、計測可能な距離において、赤方偏移の理論は正しいかもしれない。
 しかし、果たして、実測ができない距離においても、光のスペクトルは、同様な様相を示すのか。
 ニュートン力学は、大きな物質間においては万有を示すが、素粒子レベルになると有効ではない。赤方偏移も、十分な遠方の場合は成り立たない理論かもしれない。


 しかし、そういったことを懐疑すると、「目に見えないものはすべて懐疑する必要がある」ということになる。
 1、2、3、4……10、11、……1,000,000、1,000,001……
 と続く数列があったとして、「いや、確かに100万までは+1の法則であったが、1,000万以上でも成り立つとは限らない」という主張のようなものである。

 これはおおよそ、妥当ではないだろう。
 では、「どこから」を、「妥当」と見出すのか。

 人は、他者のために行動するときに、真の幸せを得ることができる――という定理があったとして、これを証明するにはどうしたらいいのか。

 三角形の内角の和は180°と書いたが、重力レンズ効果の上ではこれは成り立たない。


 どこまでを妥当とするのか。納得できるのか。
 これは人それぞれ、経験や、知識や、価値観や、信念や、年齢や、性別や、その他様々な諸条件によるものだろうと思う。

あとがき

(かっこ書きである。仕事がしたくなさ過ぎて、別のことを考えてしまった。そもそも、眠れなくなったので、ふと思ったことをブログに書くこととしたわけである。こうやって、何の役にも立たないことを調べたり考えたりするのは好きである。そんなことするよりかは、もっと有益な人脈作りとか、資産形成について学んだほうがよいような気がするが、そういう実益的なものは、なんかやる気が起きない。――宇宙の真理を探るのも、立派な仕事だと思うけれども、それを専門でやるとなると、きっとやる気が起きないのだろうと思う……。何事も中途半端な人間なのだろう……と落ち込む。資格の勉強の方をしないとな。しかし、2つ3つ受けようと思っていたところだが、昨今のウイルス情勢によって、のきなみ中止となり、モチベーションは中々上がらない)

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