 2008/01/15 |
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1.宇宙の言葉の定義:･宇宙の語源 ;中国語では､宇宙：「宇」は空間的広がり、 ｢宙」は 時間的つながりの意味･日本語 ; 大気圏(高度80Km-100Km)以遠は全て宇宙｡ ･英語圏 ;地球引力圏 : Space(高度3万6000Km それ以遠 : Universe（ラテン語）又はCosmos(ギリシャ語） 2.宇宙の歴史:無から有
その瞬間､｢時間」｢空間｣「重力」と｢エネルギー･物質」が生まれた｡ 温度は100兆×100兆度の超高温｡ この中に現在の宇宙の構成するもの全てが凝縮されていた｡ 2) 10 -44秒後 宇宙は､1cmの大きさに急激に膨張 (例えば1ミリが 1,000億光年の大きさへ 拡大と等価)(インフレーション宇宙) 超高温の世界を素粒子 （クオーク）、光子、電子が飛び交う｡ 3)100分の1秒後 温度1,000億度 ･3分46秒後温度も9億度に下がり、水素やヘリウムの原子 核が結合し､宇宙の基礎が出来上 がった。ここ迄を通常 ｢ビック･バン｣(Big bang)呼ばれている｡ 4) 30万年後 温度は約3,000度まで下がり、原子核 と電子が結合して 原子⇒元素が誕生､星の材料が完成｡ この結果宇宙は晴れ上がり光は自由を獲得｡ 5) 100億年前 銀河系誕生 6) 46億年前 太陽系･地球誕生 7) 350万年前 人類祖先誕生 3.宇宙の規模･大きさ 135億光年･銀河 (the Galaxy）の数 1,000億個以上 ･天の川銀河の星の数 100億個以上 3.宇宙の発見
2)地動説大航海時代の天文観測技術の進歩､コペルニクス､ガリレオ (宗教裁判) 3)一般性相対性理論(1915-16年)アルベルト･アインシュタイン (1905年特殊相対性理論) 宇宙についての見方が一変｡スイス特許庁の一審査官であったアインシュタインが､宇宙 全体の飛躍的な 基本原則の仮説を考え出した事は不思議｡ アインシュタインは､他方「神がどうやってこの世界を作ったかが知りたい｣と言う 限りない 探求心と､優れた想像力を持った､天才的な哲学者であり､又思想家であった｡ 平和主義者で､核エネルギー利用研究の提案者でありながら､核爆弾プロジェクト｢マンハッタン計 画｣ へは参加しなかった｡ 4.一般相対性理論の主要点1)宇宙はビックバンから始り､光速で拡大を続けている。2) 異なった速度の慣性系では､時間の進み方が違う｡ (うらしま効果) 3)光子は質量･電荷が0の素粒子で、動くのにエネルギーを必要としない｡ 4)エネルギー=質量 E＝1/2 MV² (核エネルギーの予言 重力により､時空が歪む。（時空に沿って光も曲がる）
5)宇宙方程 全宇宙の運動･慣性を規定する方程式10本を発表｡ 6) 特異点 宇宙誕生初期の3分間(インフレーションービックバン) は､一般相対性理論は適用外 ｡ アインシュタインは､量子理論を使って説明を試みたが､成功しなかった｡ 7)宇宙常数の設定;宇宙方程式に､宇宙が拡大せず定常であるように宇宙常数を設けた｡ 3年後若い宇宙研究者の指摘があり､大論争の末､最後にはアインシュタインはその間違いを認め､ 生涯で最大のミスと言わしめた｡宇宙は､方程式の通り､拡大を続けていると修正｡ 5.アインシュタインの一般相対性理論の正しさの実証計測機器 技術の進歩により､アインシュタインの仮説が正しさが証明されつつある｡1)宇宙背景輻射 ビックバーンの存在を証明する宇宙背景輻射の電波を発見(1956年) ベル研の技術者｢ペンジイアス｣と｢ウィルソン｣が、ハワイに山頂で、通信衛星地局アンナ のノイズを測定中、宇宙のあらゆる方向からやってくる雑音電波を観測。 これの論文(2ページ半)を科学誌に発表、宇宙研究者の目に留まり大騒ぎとなった。 これが､絶対温度4度Ｋ（零下270度）のビックバーンの化石と言われている宇宙背景輻射の電波である ことが分かり､アインシュタインのビックバンの仮 説が正しかった証拠となた｡ 長年続いた宇宙の起源についての論争に終止符がうたれた。 二人はこの論文でノーベル物理学賞受賞｡ 2)慣性系の速度により時刻の進み具合が変る｡ 所属している慣性系の速度により､時間の進み方が変わる証明の実験 を､ジャンボジェット機に､ 超精密な原子時計を搭載､世界一周て､時間差を計測10億分の59秒遅れた｡(理論通り) GPSの誤差修正に活用されている
3) 重力による時空の歪みを確認 地上の天体望遠鏡により､手前の星の陰になり見えない筈の遠方の星の光が見 える｡ 遠方の銀河とクエーサーが赤方偏移を観測｡宇宙が拡大している証拠｡ 7.宇宙の謎･トピックス1)宇宙の誕生の謎-1.宇宙の種はどこからやってきたのか -2.それ以前の宇宙は -3.特異点(一般相対性理論で適用外)の解明は? ▶量子理論の登場 ミクロの世界を論ずる量子理論(素粒子理論)の出番 世界中の宇宙物理研究者が懸命に 研究しているが､謎は深まる一方｡ この分野のノーベル物理学賞受賞者が多い｡日本人では､湯川秀樹､ 朝永振一郎､小柴 昌俊 各氏｡
素粒子の最小単位は､断面積0のする｢ひも｣(閉じたひもと開いたひも1">10+1=11次 元の世界､超ひもはこの１1次元という超空間を振動するひも 宇宙の初期状態､ 各種素粒子の統一的説明が可能になる｡ ｢一般相対性原理｣と｢量子理論｣の統合､大統一理論｣の構築が目標｡ 2)なぜ無から有か ｢真空｣とは何か ｢無｣何もないのではなく､｢無｣がそこにある? ｢+｣と｢-｣ノ同じ構成の物質が合体すると｢無｣になる｡ 反物質･反電子･反素粒子が存在するが確認されている｡ 1995年欧州原子核研究機構（CERN･スイス)が 反水素陽子の生成に成功｡ 真空中に超ひもがつっまている(超ひも理論)｡ 異次元間の相移転により､我々の次元に突然､現れたのか? 3)重力波は見つかるか? アインシュタインの予言している電磁波､光波と同じような性質の重力波が見つかるか? あまりに 小さい為､現在の技術では観測が難しい｡(2015年頃発見か) もし電波･光波と同じように制御出来れば､物質を宇宙に浮かべる事が出来る｡ 異次元間で共通に働く力は､重力波のみ? 4)宇宙の終焉はあるか？ビッグクランチ (Big Crunch) 宇宙の収縮は起こらないのか？ 小柴博士が､新超新星爆発で飛来したニュートリノを観測､相移転 を発見､ 質量がある事を証明｡(スーパーカミオカンデ;神岡鉱山跡地下1,000m､岐阜県飛騨市神岡町) 将来宇宙が収縮期に入り 将来ビッククランチが起こる事を指喝｡ノーベル物理学賞受賞 ｡ 宇宙に終わりがある｡但し135億年後以降｡ 5)地球の危機小惑星の衝突
1億メガトン)1億5000万年間も栄えていた恐竜が絶滅した原因と言う説有力。 噴き上げた粉塵が数年以上大気圏に滞留し地球全が極寒冷化 ｡ 直径1kmほどの小惑星の地球への衝突は100万年に回、 5kmほどの小惑星の衝突は 1,000万年毎と言われいるが､要警戒 NASAの24時間監視体制の強化。 衝突回避の方策を研究。100年前に予測出来たら、軌道をそらす手立は可 能。 太陽系には、惑星に吸収されなかった小惑星が100万個以上ある。カイパーベルト(Kipper belt)。 この中で国際天文学連合(IAU)により「地球に衝突の恐れのある小惑星」108個がリストアップされ、 監視対象。 2006年7月3日に、2004 XP14が､地球から約42万kmの位置を通過した。
宇宙エレベータを2050年迄に建設 ｡ 3万600Km(静止軌道上)に宇宙ステーションを建設し､超軽量カーボューブの繊維を 使った ロープで繋ぎ､宇宙エレベータを建設し､時350Kmで運行し､宇宙開発最大の 課題である 物資の輸送費の節減をる｡ ロープは衛星の遠心力により真っ直ぐ張られる ｡完成すれば､宇宙開発のコストは 大幅に削減｡ 7)月面有人宇宙基地の建設計画 目的:国威､資源獲得､宇宙発進基地建設｡ アメリカ :2020年基地建設､ ロケット､着陸船､宇宙基地棟､月面運搬車の開発中 ロシア､中国:ロケット着陸船の開発中 8)究極のクリーン・エネルギー太陽発電衛星
クリー ンエネルギー太陽発電衛星が脚光を浴びてきている｡ ■主な性能 ･総重量 3,000トン (宇宙ステーションの約6倍) ･太陽電池パドル 10Km×5Km 電力伝送マイクロウエーブ ･発電能力 1,000万KW ･発電効率 70% ･地上受電設備 海上浮きドック 13Km×10Km ■各国の状況 ■各国の状況 ･米国:レーガン大統領時代に､緊縮財政を理由にNASA計画を中断｡石油資本の圧力か 国防省が開発計画発表 ･日本:JAXA宇宙研が､プロジェクトチーム､試験衛星の打上計画｡ ■解決すべき課題 ･地球外からのエネルギーを効率的に持ちこむため地球のエネルギーバランス ･電力伝送波の航空機、鳥類等に与える電磁障害 ･発電コスト(石油が150$を越えたらペイする) |
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| 画像©JAXA,NASA,Wikipedia |
