2015年11月30日月曜日

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29 The Parallel Universe【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

29 The Parallel Universe【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

29-1  Multiverse[1]
29-1-1 Superstring theory and Brane cosmology
・In superstring theory we have 11-dimensional spacetime. (Dimensions that exceeds the 4-dimension are extra dimensions)
・Superstring theory suggests that the Big Bang there was many times. In other words, the universe is the multi instead of one, so that there are parallel universe.
• In the parallel universe, the laws of physics are different, but superstring theory's seems applicable.
・Since all particles except graviton can not be separated from braneworld, it is not possible to replace the substances. [2]
・Graviton is to travel the extra dimensions, so parallel universe(braneworld) each other can communicate using a gravity wave. [2]
• In this theory, it has assumed the collision of braneworlds and anti-braneworlds . [2]

・Black hole rotating at high speed collapses in a ring shape. The middle of the ring is likely to be the gateway to the parallel universe.[3]

29-1-2 Inflation theory and multiple occurrence of universe (multi-production of universe) [2] [4]
・1982 Katsuhiko Sato other recommendations
・Many mini-universe are produced from a unitary universe.
・Mini-universe are completely detached from its parent universe.
• To make the child the universe there is a need to take inflation artificially.
• It is made possible by making a large area of highly vacuum energy in the universe.
・However, there is a need to pull heat well.
・Since vacuum energy remains slightly in the current universe, it can be expected that multi-universe is born naturally when vacuum energy undergoes a phase transition.

29-1-3 Real universe and Imaginary universe:Structure of the universe☆(2015)
・If the universe (the Real universe) including the Milky Way galaxy was born from a quantum fluctuation, the universe (the Imaginary universe) including quantum fluctuations is assumed on the outside.
・In the Imaginary universe it can be estimated to exist other universe(Parallel universe) born from quantum fluctuations.

☆From the birth of the Real universe to Big Bang
• If the quantum fluctuation does not exceed the threshold, the resulting pair of substance and antimatter within the fluctuation disappears. = The Real universe is not born.
• When the quantum fluctuation exceeds a threshold value, the symmetry of matter and anti-matter brakes, and antimatter is to rapidly expand the space-time after 1e-36 seconds. ( The size of the Real universe (1e-27m) is much smaller than atom (1e-10m) ⇒3 millimeters (1e-3m): The Inflation: inflation rate is 60-fold of light speed.)
(In the reverse case, the Real universe is not born because space-time collapses.)
- Immediately after that, (1e-36 seconds after → 1e-32 seconds after) substance of high temperature causes the Big Bang.
(The size of the Real universe : 3 mm (1e-3m) ⇒10cm (1e-1m))

☆The structure of the Real universe
・Since the outside of the Real universe is made up of antimatter, and it is also the same as the outside of parallel universe, they repel each other.

☆Future of the Real universe
- The Real universe will evaporate at the end of continuing expansion. = Disappearance of the result of a large fluctuation that occurred in the Imaginary universe
• Before evaporation, the outer shell of antimatter in the Real universe will become brittle, and if it conflicts with other parallel universe, both universe will collapse.
・That is, if the matter that was scattered by the collision of the other two parallel universes collides with the outer shell of the Real universe, we might be able to measure it in quantum.

29-2 Multiverse and Anthropic principle [7]
・In most multiverse, human beings are not born.
・For example・・・
・・・Even if just a little different from the electromagnetic force and the strong force of the four forces of nature, there is no fact that carbon is synthesized in the interior of the star.
・・・In the four-dimensional universe, because gravity and electromagnetic force is inversely proportional to the cube of the distance, the structure of galaxies and planetary systems or the structure of the atom becomes unstable.

・In other words・・・
・This universe is beautifully designed as if it was trying to present human. : Anthropic principle

29-3 Communication between the parallel universes
・In M-theory, it has to be capable of interacting with other universe through gravity. [1] [2]

29-4 Observation
・At NASA's Jet Propulsion Laboratory and ESA plans to observe the gravity of parallel universe using Laser Interferometer Space Antenna (LISA), in 2035. [8]


【Reference】
[1] Space.com/”5 Reasons We May Live in a Multiverse”20121207
http://www.space.com/18811-multiple-universes-5-theories.html
[2]「気が遠くなる未来の宇宙のはなし(The story of the future of the universe mind-boggling)」Ktsuhiko Sato(2013)
[3] Michio Kaku / New York incandescent classroom " amazing prophecy of "Theory of Everything;TOE"" 20150403
[4] Multi-production of universes by first-order phase transition of a vacuum
http://adsabs.harvard.edu/abs/1982PhLB..108..103S
[7] Wikipedia:Anthropic principle
[8] LISA Project Office
http://lisa.nasa.gov/

29 並行宇宙【宇宙とは】宇宙との対話

29 並行宇宙【宇宙とは】宇宙との対話

29-1 多元宇宙(マルチバース)[1][2]
29-1-1 超弦理論とブレーン(薄膜)宇宙モデル [3]
・超弦理論では時空は11次元としている。(4次元を超える次元は余剰次元)
・複数の膜宇宙(ブレーン宇宙):並行宇宙の存在。(サスキンドによると10^200個)
・これらの宇宙では、次元の数や物理法則が異なる。
・重力子以外のすべての素粒子は膜宇宙から離れることはできないので、物質を交換することはできない。
・重力子は余剰次元を伝わるため、膜宇宙同士は重力波を使って交信可能。
・膜宇宙や反膜宇宙の衝突を想定している。

・高速で回転しているブラックホールはリング状につぶれる。そのリングの真ん中は並行宇宙へのゲートウエイとなる可能性がある。[4]

29-1-2 インフレーション理論と宇宙の多重発生(マルチプロダクション)[3] [5][6]
・1982年 佐藤勝彦ほかの提言
・宇宙から子ども宇宙が生まれる。
・子ども宇宙は親宇宙から完全に切り離されている。
・子ども宇宙を作るにはインフレーションを人工的に起こす必要がある。
・それは、宇宙の中で真空のエネルギーの高い、広い領域を作ることで可能となる。
・ただし、熱をうまく抜かないといけない。
・現在の宇宙にも真空のエネルギーはわずかに残っているので、この真空のエネルギーが相転移を起こす時に自然に子ども宇宙が生まれることが期待できる。

29-1-3 実宇宙と虚宇宙:宇宙の構造☆(2015)
・天の川銀河のある宇宙(実宇宙)が量子的揺らぎにより生まれたとすると、その外側にも量子的揺らぎの存在する宇宙(虚宇宙)が存在すると想定せざるを得ない。
・虚宇宙には量子的ゆらぎから生まれた他の宇宙(並行宇宙)が存在するだろう。

☆実宇宙の誕生からビッグバン
・量子的揺らぎが閾値を超えなければ、揺らぎの内に生じた物質と反物質は対消滅する。=実宇宙は生まれない。
・量子的揺らぎが閾値を超えると物質と反物質の対称性が破れ、1e-36秒後に反物質が急速に時空間を膨張させる。(原子(1e-10m)よりはるかに小さい実宇宙(1e-27m)⇒3ミリ程度(1e-3m):インフレーション:膨張速度は光速の60倍超)
(これが逆だと時空は潰れてしまうので実宇宙は誕生しない。)
・その直後から(1e-36秒後→1e-32秒後)高温の物質はビッグバンを起こす。
(実宇宙の大きさ:3ミリ(1e-3m)⇒10cm(1e-1m))

☆実宇宙の構造
・実宇宙の外側は反物資であり、並行宇宙の外側も反物質であることから、2つの宇宙は反発する。

☆実宇宙の未来
・実宇宙は膨張を続け蒸発する。=虚宇宙に生じた大きな揺らぎの結果の消滅
・蒸発する前には、実宇宙の反物質の外殻は脆くなっており、他の並行宇宙と衝突すると、両方の宇宙が崩壊する。
・ということは、他の並行宇宙同士の衝突により飛散した物質が実宇宙の外殻に衝突すれば、量子的にそれを観測できるかもしれない。

29-2 マルチバースと人間原理[8]
・マルチバースのほとんどでは、人間は生まれない。
・たとえば、・・・
・・・自然界の4つの力のうち電磁気力や強い力がほんの少し違っても、炭素が星の中で合成されない。
・・・空間が4次元の宇宙では、重力や電磁気力が距離の3乗に反比例するので、銀河や惑星系の構造、原子の構造が不安定になる。

・つまり・・・
・・・この宇宙は、まるで人間を生み出そうとしたかのように見事にデザインされている。:人間原理

29-3 並行宇宙間の交信
・重力波は次元を超えるので、超弦理論やM理論では、重力を通して他の宇宙と相互作用し得るとしている。 [1] [3]

29-4 観測
・NASAのジェット推進研究所およびESAでは、2035年に、宇宙重力波望遠鏡(Laser Interferometer Space Antenna (LISA):レーザー干渉計)を使って並行宇宙の重力を観測する予定だ。[4][5]


【参 考】
[1] Wikipedia:多元宇宙論
[2] Space.com/”5 Reasons We May Live in a Multiverse”20121207
http://www.space.com/18811-multiple-universes-5-theories.html
[3]「気が遠くなる未来の宇宙のはなし」佐藤勝彦(2013年刊)
[4] ミチオ・カク/ニューヨーク白熱教室「『万物の理論』の驚くべき予言」20150403
[5] Multi-production of universes by first-order phase transition of a vacuum
http://adsabs.harvard.edu/abs/1982PhLB..108..103S
[6] 宇宙の創成と未来 佐藤勝彦
https://www.icepp.s.u-tokyo.ac.jp/docs/kouen_satou.pdf
[7] Wikipedia:人間原理
[8] Wikipedia:宇宙重力波望遠鏡
[9] LISA Project Office
http://lisa.nasa.gov/

28 M-theory【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

28 M-theory【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

[Electromagnetic force + Weak interaction+Strong interaction + Gravity]
• Hypothesis theory of 11-dimensional (spatial dimension is 10, one time dimension) comprehensive the five superstring theory that is currently known.
・In M-theory membrane of two-dimensional and 5-dimensional I is considered as a component.
・While it is theoretically to be unified to represent the four force electromagnetic force, gravity, weak force, gravity in one form, this theory is the stage of mathematical hypothesis.
・The M in M-theory can stand for "magic", "mystery", or "matrix" according to taste, and the true meaning of the title should be decided when a more fundamental formulation of the theory is known.

28 M理論【宇宙とは】宇宙との対話

28 M理論【宇宙とは】宇宙との対話

[電磁気力+弱い力+強い力+重力]
・現在知られている5つの超弦理論を総合する11次元(空間次元が10個、時間次元が1個)の仮説理論。
・2次元や5次元の膜が構成要素と考えられている。
・電磁気力、重力、弱い力、重力の四つの力を一つの形で表して統一しようとする理論であるが、数学的な仮説の段階。
・Mは、マジック(Magic)、ミステリー(Mystery)、メンブレーン(membrane;膜、超弦理論における「ひも」の構成要素)など、その人の好きなものを意味する。

27  Loop Quantum Gravity(LQG)【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

27  Loop Quantum Gravity(LQG)【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

[Electromagnetic force + Weak interaction+Strong interaction + Gravity]
・LQG is an attempt to merge quantum mechanics and general relativity. [1]

○ Overview [1]
・Elementary particles for each type, the rotational speed takes the value of the discrete, as the basic number of Planck constant. For example, an electron rotates at half the speed of Planck constant.

<Decide the direction of the space from the spin direction of the particle>
・In the 1950s, by utilizing this principles of the spin, "the Spin network" theory which defines the direction of each point in space from the direction of the electron spin published by Penrose.
・As a specific method, the theory represents a material at a point, and represents the direction at a line, and make a constant volume by planes perpendicular to the line.
・The predicted size of this structure is the Planck length, which is approximately 10−35 meters.
・Space can be viewed as an extremely fine fabric or network "woven" of finite loops. These networks of loops are called spin networks.

・This change in spin network indicates the presence of gravity and elementary particles.

<Loop quantum gravity theory creates space, gravity and substance at a time>
・The evolution of a spin network over time is called a spin foam.
・Spin form changes discretely.
• The time difference is 1 Planck seconds of the change (10-43 seconds), and the time that people feel is what this very short time is stacked.
・The main output of LQG is a physical picture of space where space is granular. It has the same nature as the granularity of the photons in the quantum theory of electromagnetism and the discrete levels of the energy of the atoms.

・In string theory( a quantum theories of gravity) one generally starts with quantized excitations on top of a classically fixed background. This theory is thus described as background dependent. In contrast, loop quantum gravity, like general relativity, is manifestly background independent. [1]
・LQG is formulated in 4 dimensions and without supersymmetry. [1]

○ Problem [2]
・Quantum gravity effects are notoriously difficult to measure because the Planck length is so incredibly small. However recently physicists have started to consider the possibility of measuring quantum gravity effects, mostly from astrophysical observations and gravitational wave detectors. [1]

【Reference】
1. Wikipedia: Loop quantum gravity
2. Wikipedia:Quantum gravity (QG)

27 ループ量子重力理論【宇宙とは】宇宙との対話

27 ループ量子重力理論【宇宙とは】宇宙との対話

[電磁気力+弱い力+強い力+重力]
・一般相対論と量子論を統合しようとする理論

○概要 [1][2]
・粒子は種類ごとに、プランク定数という数を基本として、その回転数は飛び飛びの値を取っている。例えば電子は、プランク定数の1/2の速度で回転している。

<粒子のスピンの方向から、空間の方向を決める。>
・1950年代に、このスピンの原理を利用して、電子のスピンの方向から、空間の各点の方向を定義する「スピンネットワーク」理論が、ペンローズによって発表された。

・具体的な方法としては物質を点で表し、方向性を線で表して、その線に垂直な面で一定の体積を作る。
・そのサイズはプランク長(10^-35m)です。
・これを空間の最小単位(量子)として、方向を表す線をなぞって一周する(ループを描く)と空間の方向の変化が分かる。
・この理論で時空は、点と線を使ってグラフで表される。このグラフはスピンネットワークと呼ばれる。
・このスピンネットワークの変化が重力や素粒子の存在を示していると考える。

<空間、重力、物質を一度に生み出し、表現できるのがループ量子重力理論の特徴>
・スピンネットワークに時間を加えたものをスピンフォームと呼ぶ。
・スピンフォームは時計の秒針が動くように離散的に変化する。
・変化前と変化後の時間の差は1プランク秒(10-43秒)で、これが積もり積もって人が感じる時間となる。
・このようにループ量子重力理論では、時空は原子における電子配置のように離散的な値をとるものと考えられている。

・ループ量子重力理論と同じく量子重力理論の候補である超弦理論は、時空は背景場として最初からそこに存在するものとして定義しているが、ループ量子重力理論は、一般相対論と同様に理論自身が時空そのものを決定している。(背景独立性)
・ループ量子重力理論は、4次元で超対称性を用いずに展開できる。

○課題 [3]
・そもそも重力は自然界に存在する四つの力(基本相互作用)の中で最も弱く、量子化された重力が関係していると考えられる現象が現在到達できる天文学的観測や重力波の測定レベルでは観測されていない。

【参考】
1.教えて!goo
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/1474170.html
2.Wikipedia:ループ量子重力理論
3.Wikipedia:量子重力理論

2015年11月29日日曜日

26 Superstring Theory【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

26 Superstring Theory【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

[Electromagnetic force + Weak interaction+Strong interaction + Gravity]
・The phenomenon and force in the microscopic world is can be explained by the quantum theory, and macroscopic gravity phenomenon is can be explained by the general theory of relativity.
・Since 1980, scientists around the world are working on the development of the superstring theory that unifies general theory of relativity and the quantum theory, and that theory can be explained from the microscopic to the macroscopic world.
・Quantum theory has poor compatibility with gravity, would have obtained a result of the contradiction to be fitting the quantum theory to gravity. Superstring theory is expected as candidates for the theory that can be understood gravity in the framework of the quantum theory.

・For example, if the (early) size of the universe is as small as a point, the energy becomes infinite. The point of this energy infinity is the singularity.
• In the singularity the space-time disappears, and all of the physical law does not hold.
• If the particle is made of a string as shown by the superstring theory, the singularity does not come out.

•The superstring theory can handle gravity like the other three forces by representing the elementary particles as vibrations of the strings.
・・・In quantum scale, basic strings have become closed loope. Althoug the strings have various excited states, in one of such excited states, there is one with the nature of graviton(:particle that mediate gravity). [1]

• In addition, the theory is possible to combine fermions and bosons together by thinking of super symmetry.
・However, considering that there is super-symmetry, it is necessary to assume the partner particles obtained by inverting particles and antiparticles, as a result, the number of particles are more than 100 kinds. Moreover, the space is a 10 dimensional.
・Spatial dimension of 4-10 are folded into very fine "Planck distance" (10^-35 m) of magnitude.
・From the size of a "string" which this theory assumes being very small etc., the superstring theory has not acquired the status as an established theory of physics.

・In addition, the strings were found to be apparently not fundamental. Complex structures called "brane" is seems to dominate the behavior of this theory. [1]
・But we do not know how to represent the brane yet. [2]

<Multiverse (Multi-Universe)>[1] [3]
・Superstring theory suggests that the Big Bang there was many times. In other words, the universe is not one. It will be that the universe is multi and there are parallel universes.
• In the parallel universe, the laws of physics are different, but superstring theory's seems applicable.

○Problems
・There is no experimental evidence to date that confirms string theory's predictions of supersymmetry and Kaluza–Klein extra dimensions.
・The goal of the superstring theory is that it leads to observable predictions.

【References】
[1] A Universe from Nothing. Lawrence M. Krauss -2012
[2] Michio Kaku / New York incandescent classroom "Dream of Einstein " 20150403
[3] No.29-1-1 Superstring theory and Brane cosmology
[4] Wikipedia: Loop Quantum Gravity

26 超弦理論【宇宙とは】宇宙との対話

26 超弦理論【宇宙とは】宇宙との対話

[電磁気力+弱い力+強い力+重力]
・ミクロの世界で働く力やそこで起こる現象は量子論で、巨視的な重力現象は一般相対性理論で説明できるようになっている。
・そして、1980年頃から世界中の科学者が量子論と一般相対性理論を統一して、ミクロから巨視的な世界までを説明できる超弦理論の開発に取り組んでいる。
・量子論は重力との相性が悪く、量子論を重力に対して当てはめると矛盾した結果が得られてしまう。

・例えば、(初期の)宇宙のサイズが点のように小さいとすると、そのエネルギーは無限大になる。この点のことを特異点という。
・特異点では時間も空間も消滅し、すべての物理法則が成り立たない。
・超弦理論のように、素粒子は点ではなく、ひもでできていると考えると特異点が出てこない。

・超弦理論は、素粒子を弦の振動として表すことにより、重力を他の3つの力と同じように扱うことができる。
・・・非常に小さなスケールでは、基本的なひもはくるりと丸まって閉じたループ状になっている。ループ状態のひもは様々な励起状態を持つが、そんな励起状態のひとつに、量子的に捉えたときに重力を媒介する粒子――重力子――の性質を持つものがある。[1] (p.192)

・また、超対称性を取り入れてフェルミオンとボソンを一つにまとめることができる。
・ただし、超対称性があると考えると、粒子と反粒子を反転したパートナー粒子を想定する必要があり、粒子の数は100種類を超える。また、空間の次元は10次元となる。
・4から10までの空間次元はきわめて微小な「プランク距離」(10のマイナス35乗m)の大きさに畳み込まれている。
・この理論の想定する「ひも」の大きさが実証不可能に思えるほど小さいことなどから、超弦理論は物理学の定説としての地位を得るには至っていない。
・さらに、ひもは基本的なものでないらしいことが判明した。「膜(メンブレーン)にちなんで「ブレーン」と呼ばれる複雑な構造が、この理論の振る舞いを支配しているらしい。[1] (p.194)
・しかし、膜を表現する方法は明確になっていない。[2]

<多元宇宙(マルチバース)> [1] [3]
・ひも理論では、6次元をどのようにコンパクト化するかによって、異なる物理法則、異なる力、異なる粒子を持ち、異なる対称性に支配された、異なる4次元宇宙が生じる。数学的には、ひとつの10次元ひも理論から、10^500種類もの4次元宇宙が予測される。
・4次元だけでなく、5次元、6次元、さらにもっと高い次元の宇宙さえ埋め込むことができる。
・つまり、宇宙は1つではなく多元であり、並行宇宙があるということになる。

○課題
・2013年4月のLHC実験では、超対称または4次元以上の次元の証拠を見つけることができなかった。[4]
・現時点で、自然界の謎のどれかひとつでも、ひも理論を使って解明できる見通しがあるわけでもない。[1]

【参 考】
[1]「宇宙が始まる前には何があったのか?」ローレンス・クラウス(2013年11月刊)
[2] Michio Kaku / New York incandescent classroom "Dream of Einstein " 20150403
[3] No.29-1-1 超弦理論とブレーン(薄膜)宇宙モデル
[4] Wikipedia: Loop Quantum Gravity

25 Higgs Boson【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

25 Higgs Boson【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

・Higgs Boson is particle that appeared after 10billionths of a second of the Big Bang, at a time the temperature dropped to quadrillion degrees, and gave mass to other elementary particles.
(Higgs boson is full of space, energy when the particle collides with the Higgs particle is its mass.)
1) If Higgs boson did not appear, then the other particles just fly around at the speed of light, and the substance was not born.
2) Light has no mass because it does not react with Higgs boson.
3) The amount that is expected is 62 square of 10 % of the energy of the entire universe

※Weak force and the electromagnetic force was the same force immediately after the universe birth.
... Higgs particles are related to this symmetry breaking.

○July 04, 2012, Conseil Europeenne pour la Reaherche Nucleaire (CERN, in Switzerland)announced that they discovered a new particle which they could believe it as Higgs boson.

Reference:47NEWS
http://www.47news.jp/47topics/e/231399.php

25 ヒッグス粒子【宇宙とは】宇宙との対話

25 ヒッグス粒子【宇宙とは】宇宙との対話

・・・1964年 ピーター・ヒッグス
・他の素粒子に質量を与える粒子。ビッグバンから、100億分の1秒後、温度が千兆度に下がったときに現れた。
(ヒッグス粒子は宇宙に満ちており、ヒッグス粒子と衝突した時のエネルギーが、素粒子の質量になる。)
1) ヒッグス粒子が現われなかったら、他の素粒子は光速で飛び回るだけで、物質は生まれなかった。
2) 光はヒッグス粒子と反応しないため質量を持たない。
3) 予想される量は全宇宙のエネルギーの10の62乗%。

※弱い力と電磁気力は、宇宙誕生直後には同じ力だった。
・・・この対称性の破れにはヒッグス粒子が関係している。

○2012年7月4日 欧州合同原子核研究所(CERN、スイス)は、ヒッグス粒子と見られる新粒子を発見したと発表した。

参照:47NEWS
http://www.47news.jp/47topics/e/231399.php

24 Quantum Cosmology【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

24 Quantum Cosmology【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

24-1 The Birth of the universe:Quantum fluctuation [1]
・In modern physics, there is no such thing as perfect nothing.
・Vacuum or empty space has Vacuum energy and tension.
・In quantum level, even in a vacuum, pairs of matter and anti-matter particles are constantly being created and annihilated.
・The universe was born by the rapid expansion of the material particle (elementary particle).

※The problem remains.・・・ What is the vacuum energy and the tension?

24-2 Inflation cosmology [2]
・・・1981 Katsuhiko Sato, Alan Guth
・The theory is that the universe is the magnitude of 10 24-th power(=Inflation) in the period from after 10 minus 36 square seconds immediately after birth until after 10 minus 34 square seconds by the phase transition of space due to the Quantum tunneling of vacuum energy.
※The size of the universe (10^-27m) is much smaller than atom (10^-10m).
⇒3 millimeters (10^-3m)
※The inflation rate is 60-fold of light speed.

※Quantum tunnelling or tunneling refers to the quantum mechanical phenomenon where a particle tunnels through a barrier that it classicallycould not surmount. It has important applications to modern devices such as the tunnel diode,[2] quantum computing, and the scanning tunnelling microscope. [3]

・Huge energy is converted into heat. And it will be the whole universe to the ultra high. ⇒ Big Bang

• By inflation, some of the problems of big bang cosmology, which has been pointed out in the 1970s is resolved. [4]
(The problems of big bang cosmology )
1-That the universe is observed is very flat. (Flatness problem)
2 -The universe is extremely uniform. (Horizon problem)
3-Phase defect of space in which exist in many models of grand unified theory (GUT) has been predicted is not observed at all. (Monopole problem)

<Problems and observation>
・Driving force of the secondary inflation that began before several billion years (4 ~ 6 billion years) remains as unresolved issues. [5]

・Precision exploration of gravity waves is planned by such as Planck(cosmic microwave background radiation observation satellites of the European Space Agency (ESA) ) or the South Pole satellite. [5]
・In the 2021 fiscal year, Japan plans to launch the artificial satellite "Light Bird" which is possible all-sky observation with high degree accuracy.
・Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo starts the observation of gravitational waves in 2017 by the underground telescope "KAGRA".

24-3 Free lunch model(Alan Harvey Guth)[5]
・・・1988
・Matter and radiation can have not only "positive" energy but also "negative" energy.
・Negative energy is repulsive force, and repulsive force inflates the space.
・When "negative" energy is generated by quantum fluctuations, "positive" energy of the same amount is also generated.
• Thus, in the closed universe, material and radiation is filled accoding to the expansion!
・This is perfectly consistent with the Law of Conservation of Energy, so the Expansion of the universe is the ultimate Free lunch.

・Guth’s model is believed to explain the cosmological constant of General relativity.

24-4 The Big Bang model
・・・1948 George Gamow
The model is assumed that the Universe expanded from a very high density and high temperature state.

・The Big Bang model is explained by Cosmology based on theory of elementary particles.

・Elementary particle are explained by several kinds of symmetry in theory of elementary particles.
・Although it is assumed that there are an equivalent amount of matter and anti-matter in the universe from this.

・The asymmetry of existence of matter in the universe(that is, there is almost no anti-matter) is one mystery in theory of elementary particles.

☆My idea
Since the fundamental power of anti-matter is repulsive force, it is thought that anti-matter was diffused at high speed rather than the substance after separation of gravity and antigravity (10E-44(ten to the minus 44th) second after the Big Bang).

【References】
[1] Can Quantum Mechanics Produce a Universe from Nothing? by Jeff Miller, Ph.D.

http://www.apologeticspress.org/apcontent.aspx?category=12&article=4584
[2] Wikipedia:Inflation(cosmology)
[3] Wikipedia:Quantum tunnelling
[4]「気が遠くなる未来の宇宙のはなし(The story of the future of the universe mind-boggling)」Ktsuhiko Sato(2013)
[5] A Universe from Nothing. Lawrence M. Krauss -2012

24 素粒子論的な宇宙論【宇宙とは】宇宙との対話

24 素粒子論的な宇宙論【宇宙とは】宇宙との対話

24-1 宇宙の誕生:量子的ゆらぎ[1]
・現代物理学では、完全な無は存在しない。
・真空若しくは空っぽの空間は真空エネルギーと力を持つ。
・量子的レベルでは、真空であっても、物質(素粒子)と反物質の粒子のペアが生成と消滅を繰り返している。
・宇宙は物質粒子(素粒子)の急速な膨張により誕生した。

※問題が残る。・・・その真空エネルギーと力はどこから来たのか?

24-2 インフレーション理論 [2]
・・・1981年 佐藤勝彦、アラン・グース
・宇宙は誕生直後の10のマイナス36乗秒後から10のマイナス34乗秒後までの間に真空エネルギーのトンネル効果により、空間が相転移し、その大きさが10の24乗倍に膨張(=インフレーション的膨張)したとする理論。
※原子(10^-10m)よりはるかに小さい実宇宙(10^-27m)⇒3ミリ程度(10^-3m)
※膨張速度は光速の60倍超

※トンネル効果:エネルギーの壁を、それより低いエネルギーを持った粒子が通り抜けてしまう現象。半導体はこの原理を利用してつくられている。[3]

・インフレーションにより生じた巨大なエネルギーは熱に変わって宇宙全体を超高音にする。⇒ビッグバン

・インフレーション理論によって、1970年代に指摘されていたビッグバン理論のいくつかの問題点が解決される。[4]
1 観測される宇宙が極めて平坦であること(平坦性問題)
2 宇宙が極めて一様であること(地平線問題)
3 多くの大統一理論 (GUT) のモデルで存在が予言されている空間の位相欠陥が全く観測されないこと(モノポール問題)

<課題と観測>
・数十億年(40億年~60億年)前に始まったとする第2次インフレーションの原動力が未解決の問題として残っている。[5]

・今後は、欧州宇宙機関(ESA)の宇宙マイクロ波背景放射観測衛星プランクや南極点衛星などによって、重力波の更なる精密探査が行われる事によって、この未解決の問題についての一定の見解が得られるのではないか?と期待がもたれている。[5]
・日本は高精度で全天観測が可能な人工衛星「ライトバード」を2021年度にも打ち上げる予定。
・東大宇宙線研究所などは岐阜県飛騨市に建設中の地下望遠鏡「KAGRA(かぐら)」で2017年度に重力波の観測を開始予定。

24-3 宇宙の膨張[5]
・・・1988年 アラン・グースのフリーランチ・モデル
・物質や放射は「正の」エネルギーだけでなく、「負の」エネルギーも持つことができる。
・負のエネルギーは斥力であり、空間を膨張させる。
・量子ゆらぎにより「負の」エネルギーを持つものが生成されると、そのエネルギーと釣り合う「正の」エネルギーも生成する。
・つまり、閉じられた宇宙においては、宇宙の膨張に伴い物質と放射が充てんされる!
・これは、エネルギー保存則と完全に一致しており、宇宙は究極のフリーランチ!

・グースのモデルは、一般相対性理論の宇宙定数を説明するものと考えられている。

24-4 ビッグバン理論
・・・1948年 ガモフ
・ビッグバン理論:「この宇宙には始まりがあって、爆発のように膨張して現在のようになった」とする説

・ビッグバン理論は素粒子論的な宇宙論で説明された。

・素粒子論の基本原理では、素粒子は数種類の対称性で説明される。
・このことから宇宙には物質と反物質が同じ量あると想定されるが、反物質は観測されることは稀である。
・ビッグバンでは物質と反物質が同じだけできたが、その反物質をニュートリノがほんの少しだけつまみ取るようにして、物質に変えたという考えもある。[6]

・宇宙における物質の存在という非対称性(反物質がほとんどないということ)は、素粒子論におけるひとつの謎とされている。

☆考察
反物質の基本的な力は斥力であることから、重力・反重力の分離後(ビッグバンから10のマイナス44乗秒後)、反物質は物質よりも高速で拡散したと考えられる。

【参 考】
[1] Can Quantum Mechanics Produce a Universe from Nothing? by Jeff Miller, Ph.D.

http://www.apologeticspress.org/apcontent.aspx?category=12&article=4584
[2] Wikipedia:宇宙のインフレーション
[3] Wikipedia:トンネル効果
[4]「気が遠くなる未来の宇宙のはなし」佐藤勝彦(2013年刊)
[5] 「宇宙が始まる前には何があったのか?」ローレンス・クラウス(2013年11月刊)
[6] 「宇宙は何でできているのか」村山 斉 (p.215)

2015年11月28日土曜日

23 Neutrino【What is the Universe?】Dialogue with the Universe[1]

23 Neutrino【What is the Universe?】Dialogue with the Universe[1]

○A neutrino is an electrically neutral elementary particle with tiny mass. The neutrino (meaning "little neutral one" in Italian) is denoted by the Greek letter ν (nu). Neutrinos typically pass through normal matter unimpeded and undetected.

○Number of particles
・Comparing the number of particles in the universe, photons and neutrinos are overwhelmingly large.
Photons and neutrinos  10e+3 (300) particles/cm3
 Protons and electrons 10e-6
Neutron 10e-7
Dark matter 10e-8

○ Neutrinos always have left-handed helicities (spins antiparallel to momenta) and all antineutrinos have right-handed helicities.
※Antineutrinos are very heavy. Particles with this much weight can not exist without going back to just after the universe began.
○Because antineutrinos and neutrinos are neutral particles, it is possible that they are actually the same particle.

○ By the way, neutrino is lighter than other nine fermions (particles that make up the substance).

Neutrino        1e-3~1e-1 (eV)
other nine fermions  1e+6~1e+12 (eV)
Higgs boson 1e+11 (126GeV)

○Immediately after the universe was born, Higgs bosons are flying around too much heat. Then, symmetry is maintained, weak force and the electromagnetic force behave in the same way. In such cases, quarks and neutrinos can change places with each other.

○Neutralino that is the lightest and stable particle in supersymmetric particles is one of the leading candidates for dark matter.
・Neutralino, that is the partner of photon and Z boson or the the Higgs particle, and that is electrically neutral. It's spin is 1/2. So neutralino particles is such as relatives of neutrino.

【References】
1.Wikipedia:Neutrino

23 ニュートリノ【宇宙とは】宇宙との対話 

23 ニュートリノ【宇宙とは】宇宙との対話 

○ニュートリノ(イタリア語で小さな中性のもの:記号ν):質量が非常に小さい粒子で、他の物質と出会ってもほとんど反応せず(電荷を持たず)に素通りする。

○粒子の数
・宇宙に広がる粒子の数を比べると、光子とニュートリノが圧倒的に多い。[1]
光子・ニュートリノ  10e+3 (300) 個/cm3
陽子・電子      10e-6
中性子        10e-7
暗黒物質       10e-8

○ニュートリノは左巻き、反ニュートリノは右巻きで重い。
※反ニュートリノは、トップクォークの重量に0が13個つくほど重い。
 これほどの重さを持つ粒子は、宇宙がはじまった直後まで遡らないとできない。[1]
○電荷を持たない粒子であるため、中性のパイ中間子のようにそれ自身が反粒子である可能性がある。ニュートリノの反粒子がニュートリノ自身と異なる粒子であるか否かは現在でも未解決の問題である。[2]
○ちなみに、ニュートリノは他の9つのフェルミオン(物質を構成する粒子)より軽い。[1]
 ニュートリノ       1e-3~1e-1 (eV)
 他の9つのフェルミオン  1e+6~1e+12 (eV)
 ヒッグス粒子       1e+11 (126GeV)

○宇宙が誕生したばかりの頃は、ヒッグス粒子は熱すぎて飛び回っている。すると、対称性が保たれ、弱い力と電磁気力が同じようにふるまう。そのようなときは、クォークとニュートリノがお互いに入れ替わることができる。[1]

○超対称性粒子の中で一番軽いニュートラリーノは安定な粒子で、暗黒物質の有力候補の一つ。
・ニュートラリーノは、光子やZボソン、ヒッグス粒子のパートナーで、電気的に中性でスピンが1/2なのでニュートリノの親戚のような粒子。

【参考】
1.「宇宙になぜ我々が存在するのか」村山 斉 2013年1月刊
2.Wikipedia:ニュートリノ

22 Standard theory(Standard model)【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

22 Standard theory(Standard model)【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

[Electromagnetic force + Weak interaction(+Strong interaction]]
・Weinberg-Salam theory and quantumchromodynamics are the foundation of elementary particle physics, and are called standard theory or standard model.
・Standard theory is one of the theory for describing the three forces(electromagnetic force, weak force, strong force) in the same framework, but it is not a unified theory of the three forces.
・Particles of the standard model consists(17 types)
 Fermi particles(fermions) constituting a substance(12 types :quark and lepton)
Gauge particles that mediate the force(4)
 Higgs particles comprising the mass of the element(1)
= Substance and force are made of elementary particles.
・Force occurs at the catch of Bose particles (bosons).

○ Standard model
※Generation: It is only say that lined the respective sets in light order of mass. Elementary particles of the second generation and later present at the time of creation of the universe, it is not present in the current global.
※ Quarks make up hadrons (protons, neutrons), but do not have internal structure.
・Quark can not be observed unless a significant high-energy state, so its nature is not known yet well.
※The mass of the top quark is about 50 000 times the up quark. Weight of much gold atom.
※Neutrinos have tiny mass, and they are electrically neutral. So even met with other materials they pass through without reaction. The neutrino (meaning "little neutral one" in Italian) is denoted by the Greek letter ν (nu).
- Because neutrions are particles having no electric charge, they may themselves are anti-particles like π-mesons. [Wikipedia]
※Bosons mediate force, and not follow the Pauli exclusion principle, and can be packed in the same place any number.
(Atoms are stuck in the electromagnetic force.)
(Electromagnetic force is transmitted by the particles exchange photons.)
※Pauli exclusion principle:The two Fermi particles can not occupy the same quantum state.
(The two Fermi particles, in limitations impose the uncertainty principle, both the position and velocity can not be the same.)
・・・If assuming that this world has been created without the exclusion principle, quark would not have shaped the separate clearly defined protons and neutrons. And, they would not also be shaping the atom. Substantially uniform density "soup" would be present.
※Strong interaction:Electromagnetic force: Weak interaction: Gravity
=1:10 to the power of minus 2 :10 to the power of minus 5:10 to the power of minus 40
※Strong nuclear force and the weak nuclear force works only at a distance less than the diameter of the nucleus.
※Weak force and the electromagnetic force was the same force immediately after the universe birth.
... Higgs particles are related to this symmetry breaking.
※Fermion (material particles) and bosons (particles of force) is replaced by the quantum theoretic dimension.

○It is shown clearly that the dark matter occupies about 1/4 of the energy density of the universe. However, the particles which serve as a candidate of the dark matter do not exist in a standard model. Therefore, to ask elementary particle for the true character of the dark matter, extension of a standard model is required.

【Theory, etc.】
<Electromagnetic force, weak force ...>
1.Weinberg-Salam theory(WS theory) ,Electroweak unified theory (1967),
○In Weinberg-Salam theory, electromagnetic power and the weak power of appearing at the time of β disintegration[1] were unified by Gauge theory.
○According to gauge theory, the place, i.e. particles (gauge bosons) exists between the elementary particles which carry out an interaction.
○Gauge boson (weak boson (W boson, Z boson)) is mediating the weak power of collapsing a neutron (a radioactive decay and).
○In 1983, the accelerator of CERN in Geneva discovered W boson and Z boson.

【Gauge theory】
○A gauge theory[2] is a type of field theory in which the Lagrangian (the difference between the kinetic energy and potential energy) is invariant. [3]
(☆ Since kinetic energy is expressed by a negative, "difference" is the sum of the two energies.)
1) In Quantum Field Theory, fields form particles, and particles form fields, and particles are medium to convey the power of fields.
(As an example electromagnetic force acting between the electrons is caused by the exchange of photons. W and Z bosons mediate the weak force, gluons mediate the strong force. )[4]
2) Moreover, in a vacuum, the amount of the field is slightly vibrate. Complete "Void" does not exist. [4]

2. Cabibbo–Kobayashi–Maskawa matrix (1973), etc [5]
○ CP violation
If quarks are three generations, it can theoretically explain the CP violation.
← 3 is required for the CP symmetry is broken.
⇒ By CP violation, the matter is leaving without annihilation with particles (matter) and antiparticles (antimatter).
※ P: Parity Symmetry: In quantum physics, a parity transformation (also called parity inversion) is the flip in the sign of one spatial coordinate. That no physical laws change by switching right and left or up and down, is referred to as parity symmetry
※ C: Charge symmetry: Symmetry of particles and antiparticles. If C-symmetry is maintained, it can be converted between particles and antiparticles. Electromagnetism, gravity and the strong interaction all obey C-symmetry, but weak interactions violate C-symmetry.

○Matter and antimatter: asymmetry of one billionth [6]
・In today's universe, for one proton, there are approximately one billion photons as the cosmic microwave background radiation.These photons are the leftovers of pair annihilation, immediately after the universe birth, of matter and antimatter.
・This process is not fully understood. The nature of the world of the micro is still poorly understood.

< Strong force>
1. Quantum chromodynamics, QCD late 1970s
 ・Since neutron without electric charge has the strong magnetic moment, physicists was forced to assume that hadron (proton, neutron) is constituted with smaller element.
 ・Now, hadron is considered as what consists of six kinds of quarks, and eight kinds of gluons which mediate strong interaction inside hadron.
 ・There are 3 colorred quarks,red, blue and green, and a white hadron will be formed if the three joins together.
 ・The word "color" is what imagined the three primary colors of light and was used figuratively.


• It is not possible to retrieve the quark in monochromatic.
・Quark is an energy, there is no form to quark.
・Quarks can be packed in the same place. (Do not follow the Pauli exclusion principle.)
・Quark produce a strong force by replacing the "color" (:Ironi:Bose particles = gluon).
・The force becomes stronger as the distance leaves.
・Placing the electrons of high energy protons, the force is weakened. And Quark is I appear to move.

○ The use of antimatter: PET (positron emission tomography)
・Positron is the antimatter of electron.
・Positron changes in energy by collisions with electron. We observe this energy as photon.
・A PET scan uses a small amount of radioactive material (tracer).
・It is possible to detect a rise in glucose metabolism levels in the tumor tissue by its tracer emits positrons.

【References】
[1] In the changing process of neutron to the proton, electron (beta ray (β ray)) is released.
[2] Wikipedia:Gauge theory
[3] Wikipedia:ラグランジュ力学
[4] Wikipedia:場の量子論
[5] Wikipedia:Kobayashi–Maskawa matrix
[6] A Universe from Nothing. Lawrence M. Krauss -2012

22 標準理論(標準モデル)【宇宙とは】宇宙との対話

22 標準理論(標準モデル)【宇宙とは】宇宙との対話

[電磁気力+弱い力(+強い力)]
・電弱統一理論と量子色力学は、現代素粒子物理学の基礎であり、あわせて標準理論あるいは標準モデルと呼ばれている。
・標準理論は電磁気力、弱い力、強い力の3つの力を同じ枠組みで説明できるが、3つの力の統一理論ではない。
・標準模型の素粒子(17種類)は物質を構成するフェルミ粒子(フェルミオン:クォークとレプトン:12)、力を媒介するゲージ粒子(4)、質量の素になるヒッグス粒子(1)からなる。=物質と力は素粒子からできている。
・力はボース粒子(ボソン)のキャッチボールで生じる。

○標準モデル
※世代とはそれぞれの組を、質量の軽い順に並べたというだけのもので、第2世代以降の素粒子は宇宙の創成時に存在し、現在の地球には存在しない。
※クォークはハドロン(陽子・中性子)を構成するが、内部構造を持たない。
 ・クォークは相当な高エネルギー状態でなければ観測できず、その性質はまだよくわかっていない。
※トップクォークの質量はアップクォークの約5万倍。金の原子くらいの重さ。
※ニュートリノ(イタリア語でニュートラルなもの、記号:ν(ニュー))は質量が非常に小さい粒子で、電荷を持たない。他の物質と出会っても反応せずに素通りする。
・電荷を持たない粒子であるため、中性のパイ中間子のようにそれ自身が反粒子である可能性がある。【Wikipedia】
※ボース粒子は力を媒介し、パウリの排他原理に従わず、同じ場所にいくらでも詰め込むことができる。
(・原子と原子は電磁気力でくっついている。)
(・電磁気力は粒子が光子を交換することで伝わる。)
※パウリの排他原理:二つのフェルミ粒子は同一の量子状態を占めることはできない。
(二つのフェルミ粒子は、不確定性原理の課する制限の中で、位置と速度の両方が同じになることができない。)
・・・もしこの世界が排他原理なしで創造されたとすれば、クォークは別々 の、はっきり確定した陽子と中性子を形づくらなかっただろう。そして、それらが電子といっしょになって別々の、はっきり確定された原子を形づくることもなかっただろう。原子はすべて崩壊して、 ほぼ一様な高密度の“スープ”を形づくったことだろう。
※強い力:電磁気力:弱い力:重力
=1:10のマイナス2乗:10のマイナス5乗:10のマイナス40乗
※強い核力、弱い核力は原子核の直径よりも短い距離でしか働かない。
※弱い力と電磁気力は、宇宙誕生直後には同じ力だった。
・・・この対称性の破れにはヒッグス粒子が関係している。
※フェルミ粒子(物質粒子)とボース粒子(力の粒子)は量子論的な次元で入れ替わる。

○宇宙のエネルギー密度の約1/4を暗黒物質が占めていることが明らかになっているが、 標準模型には暗黒物質の候補となる粒子が存在しない。そのため、暗黒物質の正体を素粒子に求める場合は標準模型の拡張が必要である。

【理論等】
<電磁気力・弱い力に関するもの>
1.ワインバーグ=サラム理論(Weinberg-Salam theory、WS理論 電弱統一理論 (1967)
○電磁気力と中性子が陽子に変化するベータ崩壊[1]のときに現れる弱い力をゲージ理論により統一した。(ゲージ:gauge 物差し)
○ ゲージ理論によれば、相互作用する素粒子には必ずそれをなかだちする場、すなわち粒子(ゲージ粒子、ex. ウィークボソン(W粒子、Z粒子))が存在する。
○1983年、ジュネーブのCERNの加速器は、W粒子とZ粒子を発見した。

○ゲージ理論[2]とは、ラグランジアン(運動エネルギーとポテンシャルエネルギーの差)が不変である系を扱う場の理論である。[3]
(☆運動エネルギーはマイナスで表現されることから、「差」は両エネルギーの和ということになる。)
1)場の量子論(Quantum Field Theory)では、場は粒子の形をし、粒子は場の形をし、粒子は場の力を伝える媒体となる。 [4]
(例として電子の間に働く電磁力は、光子の交換により生じる。ウィークボソンは弱い力を媒介し、グルーオンは強い力を媒介する。
2)また、真空では、場の量は僅かに振動している。完全な「虚空」は存在しない。[4]

2.小林・益川理論(1973) [5]
○CP対称性の破れ
・アップクオークとダウンクオークが3世代6種類あるならば、CP対称性の破れを理論的に説明できる。←3であることがCP対称性が破られるために必要。
⇒また、CP対称性が破れていることにより、粒子(物質)と反粒子(反物質)が対消滅せずに物質が残った。
※P:パリティ対称性:空間を反転させることをパリティ変換と言い。左右や上下を入れ替えても物理法則に変化がないことをパリティ対称性とよぶ。
※C:C対称性:荷電供役:粒子と反粒子の対称性のこと。C対称性が保たれていれば、粒子から反粒子に変換することができる。電磁気、重力、強い力は、C-対称性に従うが、弱い力はC-対称性に従わない。
○物質と反物質:10億分の1の非対称性 [6]
・今日の宇宙には、陽子1個に対し、宇宙マイクロ波背景放射としておおよそ10億個の光子が存在する。この光子は、時間が始まって間もないころに、物質と反物質が打ち消し合ったために生じた残り物である。
・このプロセスは、完全には理解されていません。ミクロの世界の性質はまだ十分に理解されていない。

<強い力に関するもの>
1.量子色力学(Quantum chromodynamics、QCD 1970年代後半)
 ・電荷を持たない中性子が強い磁気モーメントを持つことなどから、物理学者たちは、ハドロン(陽子、中性子)がより小さい要素により構成されていることを仮定せざるを得なくなった。
 ・現在では、ハドロンは、6種類のクォークとハドロン内部で強い相互作用をなかだちする8種類のグルーオン(英: gluon)から構成されるものとして考えられている。
・クォークには赤、青、緑の3色があり、3色のクォークが結合すると白色のハドロンを形成する。
 ・色という言葉は、光の三原色をイメージして比喩的に使ったもの。

<その他クォーク関連>
・クォークは、単色では取り出せない。
・クオークはエネルギーであり、形あるものではない。
・同じ所に詰め込める。(パウリの排他原則に従わない。)
 ・クォークは色荷(:ボース粒子=グルーオン)を交換することで強い力を生む。
 ・その力は距離が離れるほど強くなる。
 ・高エネルギーの電子を陽子にぶつけると、その瞬間だけその力が弱くなりクオークが動いて見える。

○反物質の利用例:PET(ポジトロン断層法)
・ポジトロンとは電子の反物質、陽電子のこと。
・陽電子は電子と出会うと消滅してエネルギーに変わる。このエネルギーを光子として観測する。
・陽電子を放出するトレーサーにより、腫瘍組織における糖代謝レベルの上昇を検出する。

【参 考】
[1] 中性子が陽子に変化する過程においては電子(ベータ線(β線))が放出される。
[2] Wikipedia:ゲージ理論
[3] Wikipedia:ラグランジュ力学
[4] Wikipedia:場の量子論
[5] Wikipedia:小林・益川理論
[6]「宇宙が始まる前には何があったのか?」ローレンス・クラウス(2013年11月刊)p.224

21 The Big Bang model【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

21 The Big Bang model【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

 :The Big Bang model is the cosmology to which it is supposed that the universe began large expansion suddenly from one point extraordinarily smaller than one atom about 13,700 million years ago.
 ・It is 1/10 billion seconds after the Big Bang that materials which constitute the universe, such as nuclear particles (proton and neutron) and an electron, were produced. (←separation of electromagnetic power and weak power) = birth of the fundamental power of the universe.

※ The fundamental power of the universe
1) Electromagnetic power : power which connects a proton and an electron (a chemical reaction is based on electromagnetic power)
2) Gravity
3) Nuclear force : power which combines a proton and a neutron (it is what is called atomic power)
4) Weak power to which the radioactive decay of the neutron (β disintegration)

○The center of The Big Bang :Only we know that the universe is accelerating expansion, we can not indicate where the center.

Reference:Wikipedia  Big Bang
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%93%E3%83%83%E3%82%B0%E3%83%90%E3%83%B3

○Evidence of the Big Bang
1) Redshift ... All the galaxies are moving away from us.
※ Redshift: Phenomenon that the spectrum of the light from the observation target (including electromagnetic waves of all wavelengths not only visible light) shifts long wavelength side (closer to the red in the visible light).
【Reference】Measurement of redshift
edX/COSMOLOGY/Section 1: Space and Time/Worked Example 1
https://courses.edx.org/courses/ANUx/ANU-ASTRO4x/1T2015/courseware/4cf3892023314c59b175176b7d3ac179/d308a3640e2e479bb34dbc623ac88568/
※ edX: Free online course of Harvard University and Massachusetts Institute of Technology (MIT) (registration required)
2) The cosmic microwave background radiation (CMB) ... It had been predicted by the Big Bang theory.
※Phenomenon that microwave spectral 3K (the remnant of the Big Bang) is observed from all directions on the celestial sphere.
3) The presence ratio of light elements in the universe ... Prediction of the presence ratio of the light elements such as hydrogen and helium.

[f:id:studiogooda:20150506221437j:image]
Photo: Temperature fluctuations of the cosmic microwave background radiation by WMAP. (Appearance of the universe after about 40 million years of the Big Bang)
※WMAP(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe)is a spacecraft launched by NASA.

21 ビッグバン・モデル【宇宙とは】宇宙との対話

21 ビッグバン・モデル【宇宙とは】宇宙との対話

・・・1948年 ガモフ
 :宇宙は約137億年前、1個の原子よりも桁違いに小さな1点から突然大膨張を始めたとする宇宙論。
 ・宇宙を構成する核子(陽子と中性子)、電子などの材料が生まれたのはビッグバンから百億分の1秒後(10のマイナス10秒後)。(←電磁気力と弱い力の分離)=宇宙の基本的な力の誕生。

  ※宇宙の基本的な力
1) 電磁気力:陽子と電子を結びつける力(化学反応は電磁気力によるもの)
2) 重力
3) 核力:陽子と中性子を結合する力(いわゆる原子力)
4) 中性子を放射性崩壊(β崩壊)させる弱い力

○ビッグバンの中心:分かっているのは、宇宙は加速膨張していることだけで、どこが中心かを示すことはできない。
参照:Wikipedia ビッグバン
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%93%E3%83%83%E3%82%B0%E3%83%90%E3%83%B3

○ビッグバンの証拠
1)赤方偏移・・・すべての銀河は我々から遠ざかっている。
※赤方偏移:観測対象からの光(可視光だけでなく全ての波長の電磁波を含む)のスペクトルが長波長側(可視光で言うと赤に近い方)にずれる現象。
【参 考】赤方偏移の測定 
edX/COSMOLOGY/Section 1: Space and Time/Worked Example 1
https://courses.edx.org/courses/ANUx/ANU-ASTRO4x/1T2015/courseware/4cf3892023314c59b175176b7d3ac179/d308a3640e2e479bb34dbc623ac88568/
※edX:ハーバード大学とマサチューセッツ工科大学(MIT)の無料オンライン講座(要登録)
2)宇宙マイクロ波背景放射(CMB)・・・ビッグバン理論により予測されていた。
※天球上の全方向からスペクトル3Kのマイクロ波(ビッグバンの名残り)が観測される現象。
3)宇宙の軽元素の存在比・・・水素・ヘリウムなどの軽元素の存在比を予測。

[f:id:studiogooda:20150506221437j:image]
写真:WMAPによる宇宙マイクロ波背景放射の温度ゆらぎ。(ビッグバンの約40万年後の宇宙の姿)
※WMAP(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe: ウィルキンソン・マイクロ波異方性探査機)は アメリカ航空宇宙局 (NASA) が打ち上げた宇宙探査機。

2015年11月27日金曜日

20 Incompleteness Theorem【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

20 Incompleteness Theorem【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

:The proposition which cannot judge correction exists.
・・・Gödel (Kurt Gödel, Austria 1906-78) proved in 1930.
・・・Then, Turing(Aan Mathison Turing, UK 1912-1954) proved that there is no unific method of confirming beforehand whether a certain proposition is a proposition which cannot judge truth.
Reference: 「世にも美しい数学入門」Masahiko Fujiwara/Youko Ogawa(p.147~151)

☆If there is a proposition which cannot confirm that verification is impossible and it is unverifiable, it can say, "Search is eternal."
・・・Although nothing may remain even if it continues search throughout life・・・

【Mathematical history】
About 7000 years ago  Number was born. (Mankind began to group living.)
16th century Imaginary number is accepted.
・・・"Forgetting the mental anguish received with imaginary number, and merely introducing this." Gerolamo Cardano(Italy 1501~1576)
17th century  Minus is accepted in Europe.
・・・Descartes draws a number line.   René Descartes(France 1596~1650)
The first half of the 19th century  An imaginary number is denoted by an axis of coordinates.:complex plane  Carolus Fridericus Gauss(Germany 1777~1855)
1935  Gödel's Incompleteness Theorem
・・・Then, Turing(Aan Mathison Turing, UK 1912-1954) proved that there is no unific method of confirming beforehand whether a certain proposition is a proposition which cannot judge truth.

20 不完全性定理【数学の歴史】【宇宙とは】宇宙との対話

20 不完全性定理【数学の歴史】【宇宙とは】宇宙との対話

:正しいとも正しくないとも判定できない命題が存在する。
・・・1930年にゲーデル(オーストリア 1906-78)が証明した。
・・・その後、チューリングが、ある命題が真偽を判定できない命題であるかどうかを、あらかじめチェックする統一的な方法がないということを証明した。
 「世にも美しい数学入門」藤原正彦/小川洋子(p.147~151)

☆検証不能であり、かつ検証不能なことをあらかじめチェックできない命題があるとすれ
ば、「探索は永遠である」ということになる。
・・・探索を一生続けても何も残らないかもしれないが、・・・

【数学の歴史】
約7000年前 数字が誕生した。(人類が集団生活を始めた。)
16世紀  虚数を認める
・・・「虚数によって受ける精神的苦痛は忘れ、ただこれを導入せよ」カルダノ(イタリア 1501~76)
17世紀  ヨーロッパでマイナスが認められる・・・デカルトが数直線を描く
                   デカルト(仏 1596~1650)
19世紀前半  座標軸で虚数を現す:複素平面 ガウス(独1777~1855)
1931年   不完全性定理 ゲーデル(オーストリア 1906-78)
・・・その後、チューリングが、ある命題が真偽を判定できない命題であるかどうかを、あらかじめチェックする統一的な方法がないということを証明した。

19 Uncertainty principle【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

19 Uncertainty principle【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

 :The principle that the position and quantity of motion about a certain particle (for example, electron) can answer only according to probability on the level of quantum.

19 不確定性原理【宇宙とは】宇宙との対話

19 不確定性原理【宇宙とは】宇宙との対話

・・・1927年 ハイゼンベルク
:量子のレベルでは、ある粒子(たとえば電子)について、その位置と運動量は確率でしか答えられないという原理。

18 Material wave(de Broglie wave)【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

18 Material wave(de Broglie wave)【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

 :On a submicroscopic level, there is no boundary strict between particles and wave.
 →When existence is regarded as a wave motion, in physics, it is called a "place." For example, light is wave motion of an electric field and magnetic field.

※ The electron is wave.
※ And the length of orbit around the nucleus is an integer multiple of the wavelength (10 minus 10 square m).
※ It is impossible to determine the size of the electron.
※ It is under a very microscopic situation like an electron beam that the character as a wave is actually observed.

18 物質波(ド・ブロイ波(de Broglie wave))の理論【宇宙とは】宇宙との対話

18 物質波(ド・ブロイ波(de Broglie wave))の理論【宇宙とは】宇宙との対話

・・・1924年 
 :極微のレベルでは粒子と波との間に厳密な境界はない。
 →波動として存在をとらえたとき、物理学ではそれを「場」と呼ぶ。たとえば光は電場と磁場の波動である。
 ※電子は波で(その大きさを求めることは不可能)、軌道の長さは波長(10のマイナス10乗m)の整数倍。
※波としての性質が実際に観測されるのは、電子線のような極めて微視的な状況下。

2015年11月26日木曜日

17  Theory of Relativity(Albert Einstein)【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

17  Theory of Relativity(Albert Einstein)【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

○The universe is a four-dimensional space-time consisting of three-dimensional space and time, and the space-time can shrink or elongate. (Special relativity [1])
○ The speed of light(electromagnetic wave) traveling space-time is constant. (Special relativity)
○ You can write the relationship of energy and mass and speed of light with following equation. (Special relativity)
E=mc^2
  ※c^2:raise c to the 4 power

   (E:energy(J)、m:mass(g)、c:speed of light(m/s))
○If the mass of the object which exercises reaches speed of light, it will become infinite. (Special relativity)

○The space-time is distorted. (General relativity[2])
○ The universe is expanding. (General relativity)
○ Black hole exists. (General relativity)

※ In accordance with Special relativity and General relativity, it is called Theory of relativity.
※ According to theory of relativity, the phenomenon in which an error becomes large if Newtonian mechanics describes (movement near the speed of light and movement in a big gravitational field) , can be described correctly.

【Reference】
1. Special relativity(1905)[Electromagnetic force ]
:The theory which dealt with the inertia system in the state where there is no gravity.
○The universe is the 4-dimensional world of time and space. The "space-time" seen from the watcher is a relative thing which is rectified by Lorentz transformation, and is extended or is shrunk.
○The length of a spacecraft is shrunk by a cross direction at a rate of.
 ローレンツ変換
(V: Motion speed, C:Light speed)
○At the system which exercises, compared with an external system, only is delayed in time.
 ローレンツ変換

2. General relativity [Electromagnetic force + Gravity]
:Theory of gravity and space-time. (1915 - 1916)
• This theory described that gravity is generated by distortion of spacetime by mass.
・It is the extended equation of the Newton's law of universal gravitation, so that it can be applied to the strong gravitational field . By substituting the material and energy density such as a star on the right side, it is possible to estimate the curvature of the space-time around the star.
・Genera relativity can properly describe phenomenon(ex. exercise close to light-speed, or movement in a large gravitational field of such a black hole) more than Newtonian mechanics.
・Generally relativity predicts that black hole is formed where large mass is concentrated in a limited space.

○ Einstein’s equation: If you assign the mass of the material such as a star or energy in the right-hand side, it is possible to calculate the curvature of space-time around the star.

Gμν+Λgμν=κTμν

※ Left-hand side: Curvature of space-time (Geometrical quantity representing the bending of space-time):Total energy of the galaxy
※ Right-hand side: Density of matter and energy (causing a gravity) that exist in the universe
⇒In the flat universe of curvature zero, the total energy for the entire galaxy becomes zero.
=In the flat universe, the sum of the negative energy due to gravity (repulsion) and the positive energy(kinetic energy) is zero.

・Gμν:Einstein tensor(Tensor represents the distortion)
・Λgμν : The cosmological constant
・κ :Einstein's constant of gravitation
(κ=8πG/c^4 (π:pi、G:Gravitational constant、c :Speed of light))
  ※c^4:raise c to the 4 power
・Tμν:energy-momentum tensor
・μ, ν: Identify the coordinates of space-time.

17 相対性理論(アルベルト・アインシュタイン)【宇宙とは】宇宙との対話

17 相対性理論(アルベルト・アインシュタイン)【宇宙とは】宇宙との対話

○宇宙は3次元の空間と時間という4次元の時空であり、空間と時間は伸びたり縮んだりする。(特殊相対性理論 [1])
○時空を移動する光(電磁波)の速さは一定である。(特殊相対性理論)
○エネルギーと質量と光速の関係は次の式で書ける。
E=mc^2
  ※c^2:cの2乗
  (E:エネルギー(J)、m:質量(g)、c:光の速度(m/s))
○運動する物体の質量は光速に達すると無限大になる。(特殊相対性理論)

○時空は歪んでいる。(一般相対性理論[2])
○宇宙は膨張している。(一般相対性理論)
○ブラックホールが存在する。(一般相対性理論)

※特殊相対性理論と一般相対性理論の2つの理論をあわせて相対性理論と呼ばれる。
※相対性理論では、ニュートン力学で記述すると誤差が大きくなる現象(光速度に近い運動や、大きな重力場における運動)を正しく記述できる。

【参 考】
1.特殊相対性理論(1905年)[電磁気力]
:電磁気学の理論。重力のない状態での慣性系を取り扱っている。
○観測者から見た「時空」は、ローレンツ変換により補正され、伸びたり縮んだりする相対的なもの。
○宇宙船の長さは前後方向に
ローレンツ変換
の割合で縮む。
  (V:運動する速度、C:光の速度)
○運動する系では、外部の系に比べて
ローレンツ変換
だけ時間の進み方が遅れる。

2. 一般相対性理論(1915 - 1916年)[電磁気力+重力]
:重力と時空の理論。
・質量が時空間を歪ませることによって、重力が生じることを説明した。
・ニュートンが導いた万有引力の法則を、強い重力場に対して適用できるように拡張した方程式であり、星のような物質とエネルギーの密度を右辺に代入すれば、その星の周りの時空がどういう風に曲がっているかを推定することができる。
・ニュートン力学で記述すると誤差が大きくなる現象(光速度に近い運動や、ブラックホールなどの大きな重力場における運動)を正しく記述できる。
・限られた空間に大きな質量が集中すると、ブラックホールが形成されることを予測した。

○アインシュタイン方程式(重力場の方程式)を使うと、星のような物質またはエネルギーを右辺に代入すれば、その星の周りの時空がどういう風に曲がっているかを読みとることができる。

Gμν+Λgμν=κTμν

※左辺は時空の曲率(時空の曲がり具合):銀河の全エネルギー
※右辺は宇宙に存在する物質とエネルギー(重力を生じさせるもの)の密度
⇒曲率ゼロの平坦な宇宙では、全銀河についての全エネルギーは、ゼロになる。
 =平坦な宇宙では、運動が持つ正のエネルギーと重力(斥力)による負のエネルギーとの和はゼロになる。

・ Gμν:アインシュタイン・テンソル(テンソルとは歪みを表すもの。)
 ・Λ :宇宙定数。この項は宇宙項と呼ばれる。
    アインシュタインは1917年に定常な宇宙を導くため、重力場方程式に宇宙項(:万有斥力)を加えた。
 ・κ :アインシュタインの重力定数。
( κ=8πG/c^4 の関係にある(π は円周率、Gは万有引力定数、c は光速))
 ※c^4:cの4乗(raise c to the 4 power)
・ Tμν:エネルギー・運動量テンソル。
・ 添え字μ,νは、それぞれ時空の座標を特定するもの。

16 Newtonian mechanics【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

16 Newtonian mechanics【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

 ・Three laws of Newtonian mechanics
1) Law of inertia・・・As for an object, unless power acts -- stillness -- linear uniform motion is carried out.
2) Equation of motion・・・At a mass point the acceleration(a) is proportional to the power(F) of acting then, and is in inverse proportion to the mass(m).
  F=ma
3) Action-reaction law
 ・Law of universal gravitation

 ※Newtonian mechanics can be used when treating movement of sufficiently later than the velocity of light in a macroscopic scale. For example, in the space navigation in an artificial satellite or planetary exploration, it is calculable in sufficient accuracy using Newtonian mechanics in many cases.

16 ニュートンの物理体系【宇宙とは】宇宙との対話

16 ニュートンの物理体系【宇宙とは】宇宙との対話

・・・1687年
 ・ニュートン力学の三法則
1) 慣性の法則・・・物体は、力が作用しない限り、静止または等速直線運動する。
2) 運動方程式・・・加速度aは、そのとき質点に作用する力Fに比例し、質点の質量mに反比例する。
3) 作用・反作用の法則
 ・万有引力の法則

 ※ニュートン力学は、巨視的なスケールでかつ光速よりも十分遅い速さの運動を扱う際には使える。例えば、人工衛星や惑星探査における宇宙航行では、ニュートン力学を用いて十分な精度で計算できる場合が多い。

15 Chaos【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

15 Chaos【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

In the universe,
Stars are born from chaos.
Stars and intelligence are being born while increasing the entropy.

※ entropy: the degree of disorder
※ law of entropy increase: the laws of increasing of disorder in the universe

15 宇宙とカオス【宇宙とは】宇宙との対話

15 宇宙とカオス【宇宙とは】宇宙との対話

宇宙では
カオスの中から星が生まれる。
エントロピーを増大させつつ星や知性が生まれている。

※エントロピー:無秩序の程度
※エントロピー増大の法則:宇宙では無秩序が増大するという法則。

2015年11月25日水曜日

14 Water on Mars【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

14 Water on Mars【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

In August 2011. NASA announced, depending on the season at the surface of Mars, "water" may be flowing.

Source: NHK news WEB
http://www3.nhk.or.jp/news/html/20110805/t10014711681000.html

14 火星と水【宇宙とは】宇宙との対話

14 火星と水【宇宙とは】宇宙との対話

2011年8月。NASA=アメリカ航空宇宙局は、火星の地表で季節によっては「水」が流れている可能性があると発表した。

出典:NHKニュースWEB
http://www3.nhk.or.jp/news/html/20110805/t10014711681000.html

13 Expansion of the universe 【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

13 Expansion of the universe 【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

13-1 [1]
• Since the Big Bang, The universe has continued to expand.
・Everything is moving away from us, with a speed that is proportional to its distance. :The Hubble Law [2]
・ For expansion of the universe is the expansion of space-time itself, so it is also possible to exceed the speed of light.
・The universe is the same everywhere.:Uniformity
・Currently, the observable universe is expanding at 3.5 times the speed of light.
・Expansion of the universe is described in the general theory of relativity.
・ Outside of the observable universe is not known whether infinite or finite.

⇒ Therefore, in order to escape from our universe, rather than fly, it is necessary to exceed the time and space.

並行宇宙

13-2 Standard candle -Observation of the size of the universe[3]
・Brighter Type Ia supernova is known to shine longer.・・・So, it is possible to know the specific brightness( absolute magnitude) of the star from the shining period.
・Thus, it is possible to determine the distance (D (kpc)) to the Type Ia supernova.

 D=0.2・10^(m-M-10)

  Kpc: kiloparsecs =3.26 light year
  m :the apparent magnitude
 M :the absolute magnitude
 
・Supernova explosion is about once in a hundred years in one galaxy, but if you use a large enough telescope, you can see the 100,000 galaxies in the night sky of the size of the coin. And in every one of the galaxy, because it contains several billion of stars, in the order of magnitude of the coin, you can observe three explosions overnight. [4]
・By observation of the standard candle, it was possible to determine the Hubble constant with an error range less than 10%. As a result, the age of the universe could be estimated.

13-3 The Moon Moving Away

・Because of tidal forces between earth and moon, earth's rotation would gradually slow.
•As a result, the moment of the Earth's rotation (rotational force) is reduced, and the moment of the moon around the Earth increases, and the moon away from Earth (3.8 cm per year).

【Reference】
[1] Wikipedia:宇宙(The universe/Japanese)
[2] edX/Cosmology/Section1 Space and Time/Lesson1/Referende Notes 1
[3] Wikipedia:Cosmic distance ladder
[4] A Universe from Nothing. Lawrence M. Krauss -2012

13 宇宙の膨張 【宇宙とは】宇宙との対話

13 宇宙の膨張 【宇宙とは】宇宙との対話

13-1 膨張する宇宙[1]
・宇宙はビッグバン以降、膨張を続けている。
・膨張の速度は遠い宇宙ほど早い。(距離に比例する。:ハッブルの法則)[2]
・宇宙の膨張は時空自体の膨張であるため、光速を超えることも可能。
・宇宙は大きなスケールでは均一。
・現在、観測可能な宇宙は、光速の3.5倍で膨張している。
・宇宙の膨張は一般相対性理論で説明される。
・観測可能な宇宙の外側が、有限なのか無限なのか分かっていない。

⇒従って、この宇宙から脱出するためには、飛行するのではなく、時空を超える必要がある。

並行宇宙

13-2 標準光源-宇宙の大きさの観測[3]
・より明るいⅠa型超新星は、より長く輝くことが知られている。・・・つまり輝き続けた期間から、その星の明るさ(絶対等級)を知ることができる。
・すると、そのⅠa型超新星までの距離(D(kpc))を求めることができる。

 D=0.2・10^(m-M-10)

  Kpc: キロパーセク=3.26 光年
  m :天体の見かけの等級
 M :天体の絶対等級

・超新星爆発は1つの銀河で百年に1回程度ですが、十分に大きな望遠鏡を使えば、コインの大きさの夜空の中に10万の銀河を見ることができる。そしてその銀河のひとつひとつには、数十億個もの恒星が含まれているので、コイン程度の大きさの中で、一晩に3個ほどの爆発を観測できる。[4] (p.56)
・標準光源の観測により、ハッブル定数を誤差範囲10%以下で求めることができた。その結果、宇宙の年齢を推定できた。

13-3 遠ざかる月 

・地球に対する月の潮汐力のため、地球の自転はだんだんゆっくりになる。
・その結果、地球の自転のモーメント(回転力)が減り、その分だけ月の地球まわりのモーメントが増加するため、月は地球から遠ざかる(1年に3.8センチ)。 

【参 考】
1. Wikipedia:宇宙
2. オンライン講座:edX/Cosmology/Section1 Space and Time/Lesson1/Referende Notes 1
3. Wikipedia:標準光源
4. 「宇宙が始まる前には何があったのか?」ローレンス・クラウス(2013年11月刊)

12 Life of Stars【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

12 Life of Stars【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

・Big star burns out faster than small one.
• The lifetime of the sun is about 100 million years. The life of stars of 10 times weight of the sun is from 1 / 1000 to 1 / 100.

12 星の寿命 【宇宙とは】宇宙との対話

12 星の寿命 【宇宙とは】宇宙との対話

・質量の大きな星ほど早く燃え尽きる。
・太陽の寿命は約100 億年。太陽の 10 倍の星の寿命は1/100から1/1000(1億年から 1000万年)。

2015年11月24日火曜日

11 Dark Matter and Dark Energy【Exploring the universe】Dialogue with the Universe

11 Dark Matter and Dark Energy【Exploring the universe】Dialogue with the Universe

11-1 Dark Matter
・Dark matter is matter and energy, which is supposed to describe the structure of the universe and the operation of the galaxy. (Fritz Zwicky in 1934) [1]
・It is named darkness from the fact that is not only not emitting light but also not reflecting.
・Dark matter is distributed spherically around the galaxy.
・From it is to us that can not be only three spatial dimensions recognition, dark matter can not be seen in motion in the other seven spatial dimension to us. [2]
・Mass of dark matter is a kinetic energy of the particles(Elementary particle? In superstring theory, it is string that vibrates at a high frequency) in motion in the other seven spatial dimensions. [2]
・It can be detected by the gravitational lens effect.

・Neutralino that is the lightest and stable particle in supersymmetric particles is one of the leading candidates for dark matter.
・Neutralino, that is the partner of photon and Z boson or the the Higgs particle, and that is electrically neutral. It's spin is 1/2. So neutralino particles is such as relatives of neutrino.

11-2 Dark Energy
・In observation of galaxies and galaxy clusters(Cosmic structure) that have been made in the 1990s, if the space has to be flat, only dark matter was suggested that not be explained only about 25% of the universe mass. If the dark energy compensate about 70% of the remaining, can be explained that the universe is flat.
・The universe(space-time) is expanding at an accelerated pace. The dark matter and substances act as a brake against the expansion of the universe in order to attract each other by gravity. On the other hand, dark energy acts as a repulsive force. ・・・?
・And the universe (space-time) even though continued accelerated expansion, the density of dark energy does not become thin.
・The identity of the dark energy is not known. [3] (Related to the quantum theory of gravity ...?)

11-2-1 The identity of dark energy (hypothesis 1) [5]
• The same kind of energy with vacuum energy which caused inflation in early universe.

・In that case, dark energy does not change it’s density of energy even the universe continues to expand.
Then, regardless of whether the curvature of the universe is either positive or zero or negative, the universe will dilute and spread without limit.

• On the other hand, it is thought that the dark energy causes phase transition and the energy density will be substantially zero.
(In the inflation of early universe, the vacuum energy density became almost zero by the phase transition of vacuum, as a result, accelerated expansion had stopped.)
• In this case, when the curvature of the universe is positive, the universe is likely to turn to contraction from expansion.

11-2-2 The identity of dark energy (hypothesis 2) [5] [6]
・Phantom energy is a hypothetical form of dark energy that is even more potent than the cosmological constant at increasing the expansion of the universe
・If it exists, it could cause the expansion of the universe to accelerate so quickly that a scenario known as the Big Rip would occur.

11-2-3 The identity of dark energy (hypothesis 3) [5]
・In this case, vacuum energy which caused inflation in early universe is left in the current of the universe.

・However, compared to the energy value of the vacuum that should remain theoretically, the value of dark energy observed even smaller 120 digits.
・This problem happens in order to the energy of the vacuum has a feature that "the energy density is constant" . If the density is constant, the amount of energy of the vacuum is rapidly increases with the cosmic expansion.
・So, a theory appeared. In this theory, the identity of dark energy is the unknown energy which is similar to the vacuum-energy, energy density is decreased with the lapse of time.・・・?
- This unknown-energy was named "Quinntessen (fifth element)".

11-2-4 The identity of dark energy (hypothesis 4) [5]
・In this case, dark energy does not exist. (p.208)
・In order to general relativity coming a little change in large scale, such as several hundreds of million light-years or several billion light-years, the universe accelerates expansion.

11-3 Observation
・There is attempt to observe dark matter or dark energy.

11-3-1 XMASS
・The XMASS collaboration, led by Yoichiro Suzuki at the Kavli IPMU, has reported its latest results on the search for warm dark matter. Their results rule out the possibility that super-weakly interacting massive bosonic particles (bosonic super-WIMPs) constitute all dark matter in the universe. [7]

11-3-2  International Linear Collider(ILC)[4]
・The design and associated R&D activities associated with the International Linear Collider (ILC) are performed by a global collaboration consisting of working group and national laboratories in Europe, the Americas and Asia.
・It is possible to explore the identity of the Higgs boson and dark matter and dark energy by the ILC.
• Linear accelerator of approximately 31 kilometres to hit electron and positron
・A site-specific one located in the Kitakami highland in the Iwate prefecture in northern Japan.(2013)

11-3-3 Subaru Measurement of Images and Redshifts
・SuMIRe (Subaru Measurement of Images and Redshifts) is a project to reveal the origin and fate of the Universe by elucidating the nature of dark matter and dark energy via imaging and spectroscopy. [8]

【Reference】
1. Why dark matter is assumed?
1) By the third law of Kepler, from the orbital period and the semi-major axis of the two stars we can obtain the sum of the mass of the stars.
M=a^3/p^2
     M:Sum of the mass of stars(solar mass)
p:Orbital period(year)
a:Semi-major axis of two stars(astronomical unit: au)
2)When estimating the total mass of galaxies, based on the movement of the galaxy its periphery, the result is a few hundred times the mass which is estimated based on the total luminance of galaxies and the number of galaxies observed optically.
3)Therefore, it is assumed that there are substances that are not visible.
2. 「宇宙は何でできているのか」村山 斉(Japanese)
3. Dark Energy, Dark Matter - NASA Science - Science@NASA
4. International Linear Collider
https://www.linearcollider.org/
5.No.87 Future of the Universe
6. Wikipedia:Phantom energy
7. The Kavli Fundation/Recent News
http://www.kavlifoundation.org/kavli-news/warm-dark-matter-search-using-xmass#.Vhs84eztlBc
8. SuMIRe Project
 http://sumire.ipmu.jp/en/category/outline-of-research-en/

11 暗黒物質(ダークマター)と暗黒エネルギー(ダークエネルギー)【宇宙とは】宇宙との対話

11 暗黒物質と暗黒エネルギー【宇宙とは】宇宙との対話

11-1 暗黒物質
・暗黒物質は、銀河の運行や宇宙の構造を説明するために仮定された物質。
(1934年にフリッツ・ツビッキーによって銀河団中の銀河の軌道速度における"欠損質量" (missing mass) を説明するために仮定された。)[1]
・光を出さず他の粒子とまったく反応しないことから暗黒と名付けられた。
・暗黒物質は、銀河を中心に球状に分布する。
・私たちには3個の空間次元しか認識できないことから、他の7個の空間次元で運動している暗黒物質は見えない。[2]
・暗黒物質の質量は、他の7個の空間次元で運動している粒子(素粒子? 超弦理論では、高い周波数で振動する弦)の運動エネルギー。[2]
・重力レンズ効果で検出できる。

・超対称性粒子の中で一番軽いニュートラリーノは安定な粒子で、暗黒物質の有力候補の一つ。(ニュートラリーノは、光子やZボソン、ヒッグス粒子のパートナーで、電気的に中性でスピンが1/2なのでニュートリノの親戚のような粒子。)

11-2 暗黒エネルギー
・1990年代に行われた銀河や銀河団(宇宙構造)の観測で、暗黒物質(ダークマター)だけでは宇宙が平坦であるのに必要な宇宙質量の25%程度しか説明できないことが示唆された。もし暗黒エネルギー(ダークエネルギー)が残りの約70%を補えば、宇宙が平坦であることを説明できる。[3]
・宇宙(時空)は加速膨張しているが、物質と暗黒物質は重力で互いに引き合うために宇宙の膨張に対してブレーキとして作用し、一方、暗黒エネルギーは反発力としてはたらくことが知られている。[3]
・宇宙(時空)が膨張しても暗黒エネルギーの密度は薄まらない。[3]

11-2-1 暗黒エネルギーの正体(仮説1)[6]
・初期宇宙をインフレーション膨張させた真空が持つエネルギーと同種のもの。

・その場合、暗黒エネルギーは宇宙が膨張してもエネルギーの密度が変化しないことになる。
・すると、宇宙の曲率が正・ゼロ・負のいずれであっても、宇宙は限りなく広がって希薄になる。

・一方、暗黒エネルギーが相転移を起こして、エネルギー密度がほぼゼロになることも考えられる。
(宇宙初期のインフレーション膨張では、真空の相転移により真空のエネルギー密度がほぼゼロになり、加速膨張が止まった。)
・この場合、宇宙の曲率が正であると、宇宙が膨張から収縮に転じる可能性もある。

11-2-2 暗黒エネルギーの正体(仮説2)[6]
・ファントムエネルギー:宇宙が膨張するにつれて密度が増えていくようなエネルギー。
※ファントム:幻、亡霊
・この場合、宇宙は引き裂かれるように膨張する。=ビッグリップ
※リップ:引き裂く。

11-2―3 暗黒エネルギーの正体(仮説3)[6]
・初期宇宙でインフレーション膨張を起こした真空が持つエネルギーが現在の宇宙に残っていて、それが宇宙膨張を再加速させているとした場合。

・しかし、理論的に残っているはずの真空のエネルギー値に比べて、観測される暗黒エネルギーの値は120桁も小さい。
・これは、真空のエネルギーが「そのエネルギー密度は一定」という特徴を持つために起こる。密度が一定の真空のエネルギー量は宇宙膨張に伴ってどんどん大きくなる。

・そこで真空のエネルギーに似ているものの、エネルギー密度が時間の経過とともに減少する、未知のエネルギーが暗黒エネルギーの正体だという説が登場した。
・・・?
・その未知のエネルギーに「クインテッセン(第5の元素)」という名がつけられている。

・「暗黒エネルギーは存在しない」との考えもある。(p.208)
・この場合、数億光年、数十億光年といった大きなスケールでは一般相対性理論が少し変わってくるために、宇宙は加速膨張をしていると考える。

11-3 観測
・暗黒物質や暗黒エネルギーを観測しようという試みがある。

11-3-1 XMASS
東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構の鈴木洋一郎(すずき・よういちろう)特任教授らのXMASS(エックスマス)実験グループは、岐阜県飛騨市の地下1000mに設置したXMASS-Ⅰ検出器を用いて暗黒物質の候補のひとつであるボゾン粒子(スピンが0や1の素粒子)のSuper-WIMP(スーパー ウィンプ)について世界最高感度で探索を行い、この粒子が宇宙の暗黒物質であるというシナリオを否定した。(2014年9月)[7]

11-3-2 国際リニアコライダー計画( International Linear Collider、略称ILC)[4]
・ヒッグス粒子を調べたり、暗黒物質や暗黒エネルギーの正体を探ることを目的に、国際協力によって設計開発が推進されている。
・電子と陽電子をぶつける全長31kmの直線状の加速器 [5]
・2013年に立地候補を北上山地に選定した。

11-3-3 すみれ計画 [6]
・すみれ:Subaru Measurement of Images and Redshifts (SuMIRe)
・カブリ数物連携宇宙研究機構(カブリIPMU)(2007年設立)
・機構長は村山斉。
・2012年からアメリカのカブリ財団の支援を受けている。
・銀河の分布と銀河までの距離から、過去の宇宙膨張の速度を観測する。
・暗黒物質の分布や振る舞いなども調べることができる。
・2400個の銀河のスペクトル解析を同時に行うことのできる超広視野分光器(PFS プライムフォーカススペクトログラフ)は2017年稼働予定。

【参 考】
1. なぜ暗黒物質を仮定するのか?
1) ケプラーの第三法則により、二つの星の公転周期と軌道長半径から二つの星の質量の和を求めることができる。
M=a^3/p^2
       M:二つの 星の質量の和(太陽質量)
p:二つの星の公転周期(年)
a:軌道長半径(天文単位))
2) 銀河団の全質量をその周縁の銀河の運動に基づいて推定すると、その結果は光学的に観測される銀河の数および銀河団の全輝度に基づいて推定された質量の数百倍となる。
3) 従って、目に見えない物質(暗黒物質)が存在するものと推測される。

2.「宇宙は何でできているのか」村山 斉(2010年刊)
3.Wikipedia:ダークエネルギー
4.Wikipedia:国際リニアコライダー計画
5.International Linear Collider
   http://www.linearcollider.org/ILC/What-is-the-ILC/Facts-and-figures
6.「気が遠くなる未来の宇宙のはなし」佐藤 勝彦(2013年刊)(p.209)
7.東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構
http://www.ipmu.jp/ja/node/1998

10 What Constitutes the Universe【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

10 What Constitutes the Universe【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

10-1 What Constitutes the Universe [1]
(1) Substance・・・・・4.83% by weight of the universe
・Heavy elements •  :0.03%
・Neutrino      :0.3%
・Stars        :0.5%
・Hydrogen・Helium :4%
(2) Energy・・・・・・・ 0.17%
(3) Dark matter ・・・ 26.8%
• The dark matter can be detected by observing the gravitational.
(4) Dark energy ・・・ 68.3%
・Dark energy is hypothetical energy to explain the accelerated expansion of the universe and result of observation that the the majority of the mass of the universe is unknown identity.
(Hawking suspects that it is vacuum energy.)

10-2 Observation of the total amount of substance [2]
○The total amount of the substance in the universe is estimated from the measurement of the gravitational lens effect and X-ray radiation of galaxy clusters.
• The total mass of the galaxy clusters are associated with the temperature of the gas in clusters of galaxies that emit X-rays.

10-3 Virtual particle [2]
:Particles which is assumed in the calculation without being observed.
・In calculating the reaction between the particles in accordance with the quantum field theory, by considering virtual particles, correct answer is obtained.
・For example, the fine structure of the spectrum of the hydrogen atom can be calculated with high accuracy.
・Electromagnetic force is mediated by photons and virtual photons.
・According to the quantum theory of electromagnetic, the electrostatic field occurs by the charged particles releasing virtual particles of zero energy.
・・・According to the quantum theory of electromagnetic, the electrostatic field occurs by releasing of virtual particles of zero energy from charged particles .
・・・Zero-energy particles may proceed even to the ends of the universe without disappearing.
※If zero-energy particles are released, law of the conservation of energy is not violated.

• In addition, inside the proton and the neutron, gluons and virtual gluons, that convey the strong force acting between quarks, constantly born and disappear.

○Features of virtual particles
・They are virtually and apparently "short-lived".
・Phenomena such as breaking the law of conservation of energy occurs.
・Positive and negative charge particles occur in pairs.

○ Energy of virtual particles
・Energy of virtual particles can be calculated by following equation.
Energy of virtual particles = Total energy - Energy of real particles
※real particles:Consider actual particles to be divided into real particles and virtual particles
※Method of calculation
• Virtual particles disappear in infinitesimal time.
・The measured value of energy of a system is inversely proportional to the length of the measurement time.
• So, the particles that disappear in infinitesimal time have the energy of infinity.
・In order to obtain energy of virtual particles as finite value, we subtract energy of total energy and energy of real particles.

○Vacuume energy ⇔ Cosmological constant ⇔ Dark energy ⇔ Energy of virtual particles・・・Unresolved problem
・Vacuum energy behaves equivalent to the cosmological constant.(1967 Yakov Borisovich Zel'dovich)
・However, unfortunately, against empty space, the estimated value of the energy on the virtual particles are 120 orders of magnitude greater than all of the other energy in the universe!


【References】
[1] Wikipedia:宇宙
 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%87%E5%AE%99#.E5.AE.87.E5.AE.99.E3.81.AE.E6.88.90.E5.88.86
[2] A Universe from Nothing. Lawrence M. Krauss -2012

10 宇宙を構成するもの 【宇宙とは】宇宙との対話

10 宇宙を構成するもの 【宇宙とは】宇宙との対話

10-1宇宙を構成するもの [1]
(1)物質・・・・・・・・・・・・宇宙質量の 4.83%
    ・重元素    :0.03%
    ・ニュートリノ :0.3%
    ・星      :0.5%
    ・水素・ヘリウム:4%
(2)エネルギー・・・・・・・・・宇宙質量の0.17%
(3)暗黒物質(ダークマター)・・・宇宙質量の26.8%
・暗黒物質は重力を観測して検出することが可能
・暗黒物質には、電流・磁力がない。
(4)暗黒エネルギー(ダークエネルギー)・・・・・・・宇宙質量の68.3%
・現在観測されている宇宙の加速膨張や、宇宙の大半の質量が正体不明であるという観測事実を説明するための仮説的なエネルギー。
    (ホーキングは真空エネルギーではないかと思っている。)

10-2 物質の総量の観測 [2]
○宇宙に存在する物質の総量は、重力レンズ効果と、銀河団のX線放射の測定から推定されている。(p.76)
・銀河団の総質量は、X線を放出させる銀河団内のガスの温度と結びついている。(p.77)

10-3 仮想粒子[2] (p.112)
:観測されることはないが、計算上では想定される(= virtual)粒子。
・場の量子論に従い粒子(素粒子)間の反応を計算する際には、仮想粒子の実在を考慮することによって、正しい答えが得られる。
・例えば、水素原子のスペクトルの微細構造を高い精度で計算できる。(p.113)
・電磁気力は光子と仮想光子により媒介される。
・・・電磁気の量子論によれば、静電場が生じるのは、荷電粒子が、エネルギーがゼロであるような仮想粒子を放出していることによる。
・・・エネルギーゼロの粒子は、消滅することなく宇宙の果てまででも進むことができる。(p.221)
※エネルギーがゼロであるような粒子が放出されても、エネルギー保存則は破られない。(p.234)

・また、陽子や中性子の内部では、クォーク間に働く強い力を伝えるグルーオンと仮想グルーオンが絶えず生まれたり消えたりしている。

○仮想粒子の特徴
・極短い時間、何もないところから生成されたり消滅したりする。
・極短い時間、エネルギー保存則を破る様な現象が起きる。
・プラスの電荷の物質とマイナスの電荷の物質が対になって生じる。

○仮想粒子のエネルギーの計算(p.118)
仮想粒子のエネルギーは次の式で計算できる。また、計算結果は測定値と一致する。
仮想粒子のエネルギー=全エネルギー - 実粒子のエネルギー
※実粒子:実在粒子を、実粒子と仮想粒子に二分して考える。
※計算方法
 ・仮想粒子は無限小の時間で消滅する。
 ・ある系のエネルギーの測定値は、測定時間の長さに反比例する。
 ・従って、無限小の時間で消滅する粒子は無限大のエネルギーを持つ。
 ・無限大の全エネルギーと実粒子のエネルギーを引き算すると有限な値を仮想粒子のエネルギーとして得られる。

○真空エネルギー ⇔ 宇宙定数 ⇔ ダークエネルギー ⇔ 仮想粒子のエネルギー・・・未解決問題 (p.120)
・真空エネルギーは宇宙定数と同等に振る舞う。(1967年 ヤーコフ・ゼルドヴィッチ)
・しかし、残念なことに、仮想粒子が空っぽの空間に及ぼすエネルギーの推定値は、宇宙における他のすべてのエネルギーよりも120桁も大きくなる!

【参 照】
1. Wikipedia:宇宙
 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%87%E5%AE%99#.E5.AE.87.E5.AE.99.E3.81.AE.E6.88.90.E5.88.86
2. 「宇宙が始まる前には何があったのか?」ローレンス・クラウス(2013年11月刊)

9 The size of the Universe+Expansion of the universe【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

9 The size of the Universe+Expansion of the universe【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

・The size of the universe is more than 93 billion light-years(ly). [1]                        ・・・0.92×10ˆ11
・Surface that the universe is expanding at the speed of light[2]
・・・0.36×10ˆ11
・Distance to the Andromeda Galaxy(the nearest galaxy) is about 2.5 million ly      ・・・2.5×10ˆ6
・By the way, the disk of the Milky Way galaxy is about 100 000 ly in diameter.                           ・・・1×10ˆ5
・Distance to the nearest star                ・・・4×10ˆ0
・Solar system is about 100,000 ly in diameter.    ・・・0.6×10ˆ-3
・Distance to the Sun from the Earth            ・・・1.6×10ˆ-5
・Diameter of the sun              ・・・1.5×10ˆ-7
・The Earth is about 13,000 km in diameter.  ・・・1.4×10ˆ-12
・Human height is about 1.7m.              ・・・1.8×10ˆ-16
(The length of the DNA in the cell of the human is 1.8 m.)
・The size of human cells is about 15μm.         ・・・1.6×10ˆ-21
・The size of the atom                   ・・・1×10ˆ-26
・The sizeof hadron (proton, neutron) ・・・1×10ˆ-31
☆The size of the atom and the nucleus is different enough human height and cell. So, the nucleus is not visible even look at the atom. (If atom is to be the size of Earth, nuclei is baseball field size, and electrons is smaller than ball.)
・The length of "String" and "other seven spatial dimensions" contemplated in the superstring theory                    ・・・1×10ˆ-51

☆If the reference unit of the size of the universe is the speed of light, the size of the parallel universe is about 1×10ˆ51ly.
☆It may be there are the 82nd power piece of 10 universe in the parallel universe.

【Reference】
1. Wikipedia: 観測可能な宇宙(The universe/Japanese)
2. The galaxies, 18 billion light-years more distant from the observer, go far off beyond the speed of light. So we can not observe them.

9 宇宙の大きさ【宇宙とは】宇宙との対話

9 宇宙の大きさ【宇宙とは】宇宙との対話

・宇宙の大きさ直径約930億光年以上。[1]       ・・・0.93×10ˆ11
・宇宙が光速で膨張している面 [2] ・・・0.36×10ˆ11
・一番近いアンドロメダ銀河までの距離は約250万光年    ・・・2.5×10ˆ6
・天の川銀河のデイスクの直径は約10万光年         ・・・1×10ˆ5
・一番近い恒星までの距離は約4光年             ・・・4×10ˆ0
・太陽系の直径は、0.6×10のマイナス3乗光年       ・・・0.6×10ˆ-3
・地球から太陽までの距離は、1.6×10のマイナス5乗光年  ・・・1.6×10ˆ-5
・太陽の直径は、約1.5×10のマイナス7乗光年       ・・・1.5×10ˆ-7
・地球の直径は約13,000km=1.4×10のマイナス12乗光年 ・・・1.4×10ˆ-9
・人間の身長は約1.7m=1.8×10のマイナス16乗光年 ・・・1.8×10ˆ-16
 (人間のひとつの細胞中のDNAの長さは1.8メートル。)
・人間の細胞の大きさは約15μm=1.6×10のマイナス21乗光年
・・・1.6×10ˆ-21
・原子の大きさは10マイナス10乗メートル
=10のマイナス26乗光年               ・・・1×10ˆ-26
・ハドロン(陽子・中性子)の大きさは10マイナス15乗メートル
=10のマイナス31乗光年               ・・・1×10ˆ-31
☆原子と原子核の大きさは、人間の身長と細胞ほどに違う。だから、原子を見ても原子核は見えない。(原子が地球の大きさだとすると、原子核は野球場の大きさ、電子はボールより小さい。)
・超弦理論で想定する「ひも」と「他の7個の空間次元」の大きさは10のマイナス35乗メートル
=10のマイナス51乗光年               ・・・1×10ˆ-51

☆仮に光速が宇宙の大きさの基準単位であり、大きさについて宇宙は対照的と考えると、並行宇宙の大きさは、10の51乗光年かもしれない。     ・・・1×10ˆ51
☆この場合、並行宇宙が平坦にかつ密に広がっているとすると、並行宇宙には天の川銀河のある宇宙相当の宇宙が、10の82乗個あることになる。

【参 考】
[1] Wikipedia:観測可能な宇宙
[2] 観測者から180億光年以上離れた銀河は光速を超えて遠ざかるため、観測できなくなる。

2015年11月23日月曜日

8 Address of the Earth in the Universe【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

8 Address of the Earth in the Universe【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

Somewhere in the parallel universe
並行宇宙
矢印
19 並行宇宙
矢印
Address of the Earth in the universe:the "local group of supercluster, Virgo galaxies, local galaxies (Milky Way), Orion Arm, Solar system, third planets."
The universe with Milky Way

宇宙
※ Radius of the observable universe is about 45 billion light-years. ( The theoretical value calculated from redshift.)
Space beyond that area, does not know whether infinite or finite.
※ The number of galaxies is about one trillion.
※ The end of the universe is moving away from Earth at a rate of about 3.5 times the speed of light. (Which appears to be viewed from any galaxy, other galaxies are uniformly distributed, as moving away at a speed proportional to the distance)
矢印
Milky Way galaxy
銀河系
矢印
The Disk of the Milky Way
※ The shape of the Milky Way galaxy is the disk about 100,000 light-years in diameter, and 15000 light-years in thickness.
※ In the Milky Way galaxy, there are about 200 billion~400 billion stars.
銀河系(ディスク)
矢印
The solar system
太陽系
※ The most inner orbital is the orbit of Mars.
※ Reference:Wikipedia “Solar System”

8 宇宙における地球の住所 【宇宙とは】宇宙との対話

8 宇宙における地球の住所 【宇宙とは】宇宙との対話

並行宇宙の中の某所
並行宇宙
矢印
19 並行宇宙
矢印
銀河系のある宇宙の中での地球の住所は、「局部超銀河団 おとめ座銀河団 局部銀河群 銀河系(天の川銀河) オリオン腕 太陽系 第3惑星」。

銀河系のある宇宙

宇宙
※観測可能な宇宙の半径は約450億光年。(赤方偏移から計算された理論上の値)
 その領域を超える宇宙は、有限なのか無限なのか分かっていない。
※銀河の数は、約1兆個。(10の12乗個)
※宇宙の果ては光速の約3.5倍の速度で地球から遠ざかっている。(いずれの銀河から見ても、他の銀河が一様に分布していて、その距離に比例した速度で遠ざかっているように見える。)
矢印
天の川銀河(Milky Way galaxy)
銀河系
矢印
銀河系のディスク
※天の川銀河の形状は、直径は約10万光年、厚さ1.5万光年のディスク。
※天の川銀河には、約2000億個の恒星がある。
※銀河の中央には巨大なブラックホールがある。
銀河系(ディスク)
矢印
太陽系
太陽系
※一番内側が火星の軌道。
参照:Wikipedia「オールトの雲」

7 Solar System【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

7 Solar System【What is the Universe?】Dialogue with the Universe

・The solar system is considered to be located about 25,000 ~28,000 light years away from the center of the Milky Way(100,000 light years in diameter).
• There are 200 billion stars in the Milky Way galaxy.
• The solar system is orbiting in the galaxy at a speed of 220km / s, for about one orbiting of the galaxy about 226 million years.
Source: 太陽系-Wikipedia
・Revolution speed of the Earth is 30km per second.

・The brightness of the sun was only about 70% of the current in 4.6 billion years ago when the solar system was born, that has been increasing the brightness gradually thereafter.
・The sun continues to increase the brightness at a rate of 1% in about 100 million years now.
Source: スノーボールアース-Wikipedia

太陽系
※ The most inner orbital is the orbit of Mars.
※ Reference:Wikipedia “Oort cloud”

7 太陽系 【宇宙とは】宇宙との対話

7 太陽系 【宇宙とは】宇宙との対話

・太陽系は、直径約10万光年ある天の川銀河の中心から26,100光年ほどの位置にあると考えられている。
・天の川銀河には、約2000億個の恒星がある。 
・太陽系は秒速240km程度の速度で銀河系内を周回しており、約2億2600万年で銀河系内を1公転する。
出典:太陽系-Wikipedia
・地球の公転速度は秒速30km.

・太陽の明るさは、太陽系が生まれた46億年前には現在の約70%しかなく、その後徐々に明るさを増してきている。
・太陽は現在でも約1億年で1%の割合で明るさを増し続けている。
出典:スノーボールアース-Wikipedia

太陽系
※一番内側が火星の軌道。
参照:Wikipedia「オールトの雲」

6 Aurora(version4) 【Prologue】Dialogue with the Universe

6 Aurora(version4) 【Prologue】Dialogue with the Universe

Rather than seeing the aurora, it is important thing to know.

6 オーロラ(その4)

6 オーロラ(その4)【プロローグ】宇宙との対話

6 オーロラ(その4)【プロローグ】宇宙との対話

大事なことは、オーロラを見ることではなく、知ることなのです。

6 オーロラ(その4)

2015年11月22日日曜日

5 Aurora(version3) 【Prologue】Dialogue with the Universe

5 Aurora(version3) 【Prologue】Dialogue with the Universe

A person who challenges and does not give up can see the aurora.

☆Be who you are. Explore yourself more and more to become your own ultimately, and you express it, the expression becomes word of God.

☆There is no need to lament that without talent, it must be afraid without enthusiasm.

It’s best to do one thing really, really well. -Google

5 オーロラ(その3)

5 オーロラ(その3)【プロローグ】宇宙との対話

5 オーロラ(その3)【プロローグ】宇宙との対話

挑戦し、あきらめない者がオーロラを見ることができる。

「自分らしくあれ」・・・「どんどん自分をつきつめて自分になって、そしてそれを表現していくと、その表現は神の言葉になる」横尾忠則( 1936 - )

才能なきことを憂うる必要はないが、熱意なきことをおそれなくてはならない。-本田宗一郎

「いちずに一本道 いちずに一つ事」相田みつを(1924-1991)

5 オーロラ(その3)

4 Aurora(version2) 【Prologue】Dialogue with the Universe

4 Aurora(version2) 【Prologue】Dialogue with the Universe

There is something which disappears when it is exposed to flames of passion, as Aurora.

4 オーロラ(その2)

4 オーロラ(その2)【プロローグ】宇宙との対話

4 オーロラ(その2)【プロローグ】宇宙との対話

オーロラのように、情熱の炎をむき出しにすると見えなくなるものがある。

4 オーロラ(その2)

3 Aurora(version1) 【Prologue】Dialogue with the Universe

3 Aurora(version1) 【Prologue】Dialogue with the Universe

Truth and Love and Happiness is what we see it approaches the brink of death(like polar regions;cold and dark) ,as Aurora.

3 オーロラ(その1)

3 オーロラ(その1)【プロローグ】宇宙との対話

3 オーロラ(その1)【プロローグ】宇宙との対話

真理や愛や幸福はオーロラのように死の淵(:暗く寒い極地)に近づくほど見えてくるものなのです。

3 オーロラ(その1)

2015年11月21日土曜日

2 The Important Thing【Prologue】Dialogue with the Universe

2 The Important Thing【Prologue】Dialogue with the Universe

・The important thing is that people is bestowed the ability to interact with the universe !
・By interacting with the universe, we can live in the space-time of infinite multiples of our lifetime.

☆The meaning in which the intelligence exists is to create the meaning.

2 大事なこと(花火)

2 大事なこと 【プロローグ】宇宙との対話

2 大事なこと 【プロローグ】宇宙との対話

・大事なことは人が宇宙と対話する力を授けられていること!
・宇宙と対話することで、一個人でもその生涯の無限倍の時空を生きることができる。

☆知性が存在する意味は、その存在に自ら意味を与えることである。

2 大事なこと(花火)

1 “Dialogue with the Universe”【Prologue】Dialogue with the Universe

1 “Dialogue with the Universe”【Prologue】Dialogue with the Universe

・In this corner I am talking about the universe, sophia and life, and explore their future.
・Since I intend to go little by little, please read the latest version.

☆Be positive, do it positive, give the positive!

宇宙