なぜ宇宙空間自体が膨張していると分かるのか

ハップルの法則

 1929年に、ハップルによって、遠くにある天体程地球から速い速度で遠ざかっていることが判りました。天体の遠ざかる速度は、その距離に比例していました。これを「ハップルの法則」と言います。「ハップルの法則」は、次の通りです。
H = 71 ±4 km/sec/Mpc
1Mpc(メガ・パーセク) = 326万光年です。つまり、326万光年離れた天体は、地球から毎秒71qの速度で遠ざかっています。不思議なのは、あらゆる方向の天体がそうだと言う点です。

ビッグバン

 宇宙は、約138億年前に、ビッグバンにより誕生しました。それ以前、あらゆるものは一点に集中していましたが、未曾有の大爆発により宇宙は膨張を始め、現在も膨張を続けています。現在の地球が、まだビッグバンの中心辺りにまだあるのであれば、「ハップルの法則」は成立します。あらゆる方向にある天体は、ビッグバン地点から放射状に広がります。この時、全ての天体は、地球からの距離に比例して遠ざかって行きます。

 しかし、現在の地球が、ビッグバンの中心から遠く離れていたらどうでしょう。下図の下を見て下さい。天体はビッグバン地点を中心に、放射状に広がります。地球とビッグバンを結んだ方向(横方向)にある天体について言えば、一応天体は地球から遠い星程速く遠ざかると言えます。しかし、地球から見て上下左右方向(縦方向)の天体はどうでしょうか。地球と天体は、ほぼ同じ方向へ向けてビッグバン地点から遠ざかっています。この場合、天体はほとんど地球から遠ざからないことになります。

ハップルの法則が成立する条件

 従って、「ハップルの法則」が成立する為には、地球がまだビッグバン発生地点の極近くにあるか、宇宙全体が、2倍3倍となるような形で膨張しているかのどちらかしかありません。スイカを例に説明します。下図の上を見て下さい。種が天体です。スイカが2倍3倍と生長すれば、種と種との間隔も、2倍3倍と開きます。全ての天体間の距離は等しく離れて行きます。これで、上手に「ハップルの法則」を説明することが出来ます。
 ご質問の様に、多数の銀河自体が移動していると考えると、下図の下の様に、ビッグバン地点から放射状に膨張するすることになり、「ハップルの法則」を上手に説明することが出来ないのです。ですから、「空間自体」が2倍3倍となる形で膨張していると考えます。

空間自体の膨張

 次に、何故、空間自体が膨張していることが分かるのかについてです。一見すると、空間自体が膨張しても、その中にある物質も全てのものが、それに合わせて大きくなるので何も変わらないと思えます。しかし、空間は、光を光速で伝える特性を持っています。空間自体が膨張し、物質AとB間の距離がCqから2Cqに伸びると、膨張前は1秒で届いていた光も、膨張後は2秒掛かる様になります。これで、空間の距離が伸びていることが分かります。
 また、「ハップルの法則」では、遠くの天体ほど速く遠ざかっています。従って、光速を超えて遠ざかる天体からの光は、実際に地球には届いていません。
 しかし、相対性理論では、物質は光速を超えて移動することは出来ません。あらゆるものの速度の限界は光速です。移動速度が光速に近づくにつれて、時の経過はゆっくりとなり、光速に達すると時の経過は止るとの設定で相対論は構築されています。光速を越えてしまうと、時が未来から過去へ流れるようになり、因果関係が崩壊し相対性理論も崩壊してしまうのです。
 この矛盾は、「空間自体」が膨張していると考えると解消されます。天体はあくまでも「空間自体」の中を光速未満でしか移動していません。空間自体が膨張しているので、天体は光速を越えて移動している様に見えると考えるのです。天体が光速を超えて移動していると考えると矛盾が起こります。「空間自体」が膨張していると考えると矛盾は起こらないのです。ですから、空間自体が膨張していると考えます。

空間自体の収縮

 また、この「空間自体」は収縮もします。「空間自体」の膨張は、天体間に働く重力によりブレーキが掛かり減速して行きます。そして、何時の日か宇宙の膨張は止まり、収縮に転じます。ここで注意したいのは、「空間自体」の膨張が止まり、重力により「空間自体」が収縮するようになると言っていることです。つまり、重力により「空間自体」は、静的に曲がっているのではなく、動的に収縮しているのです。「空間自体」は、爆発により膨張もすれば、重力により収縮もすると考えられているのです。

宇宙全体の膨張

 この様に、我々の居る銀河のみが他の銀河から遠ざかっているのではなく、宇宙空間自体が2倍3倍と全ての方向へ等しく膨張しているので、他の銀河同士も遠ざかっています。