【宇宙】「宇宙、暗すぎない？」→結論「宇宙、狭すぎた」　科学者を悩ませた“オルバースのパラドックス”とは何か？[03/26]

【宇宙】「宇宙、暗すぎない？」→結論「宇宙、狭すぎた」　科学者を悩ませた“オルバースのパラドックス”とは何か？[03/26] at SCIENCEPLUS

1:しじみ ★
19/03/29 12:24:28.65 CAP_USER.net
現代において「宇宙」といえば、100人中99人はこんなイメージをするだろう。
　漆黒の空間に星の光が散らばっているこれ。
　ところが、宇宙のことがそれほど分かっていなかった昔、多くの科学者たちは「宇宙が暗いのはおかしい」と疑問を抱いたという。
　現代ならそんなことを言った方がおかしいと思われそうだが、説明を聞くと本当におかしい気もしてくる。そんな「オルバースのパラドックス」について考えてみよう。
■なぜおかしいのか？
　オルバースのパラドックスとは
・宇宙が無限に広がっていて
・恒星が均等に散らばっている
　ならば、宇宙は明るいはず、というもの。いまいちピンと来ないので、図で示す。

■図解「オルバースのパラドックス」
　真ん中の地球に私たちがいて、その周囲に恒星が散らばっているとしよう。地球を中心としたある半径の円を描き、その中の星から地球まで、線のように光が到達するとする。
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　円が小さいときは線が通っていない領域が大きく、まだ「暗い」といえる。
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　円を広げてみると、光の線がかなりうるさくなった。さらに円を広げると……。
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　線が占める空間が大きくなり、大部分が白くなった。このまま範囲を無限大に広げていけば、画像全体を真っ白にすることができる。
　上で述べた仮定が正しいとすれば、このように宇宙空間は四方から明かりに照らされるピカピカ空間になるだろう、というのがこのパラドックスである。
　そう言われれば確かに……と思わないだろうか。

■実際には暗い。なにが間違っているのか？
　ただ、よく考えるとこの図はおかしい。遠近法で遠くのものは小さく見えるので、遠い星の光は近くの星ほど明るくは見えない。
　すなわち、下の図の左のような状態が正しい。

※光の強さ（線の太さ）を距離が遠いほど細く描いた図（左）と、距離に関わらず同じ太さで描いた図（右）。左図の方がリアルな宇宙に近い
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　図のような「勘違い」を取り除くと、宇宙が極端に明るくないことは直感的に分かる。しかし、実は左図のような状態であっても、宇宙の明るさは広さと比例して大きくなっていく。
　ではどのくらい広かったらピカピカギラギラの宇宙だったのか。試算すると、目安として実際の宇宙の10兆倍ほど必要！　つまり、オルバースのパラドックスが実現しないのは宇宙が狭すぎる（＝星の数が少なすぎる）から。
　このような思考実験が行われていたのは、宇宙の広さも、宇宙空間が真空かどうかも分かっていなかった時代のこと。このような「～だとしたら……」を足掛かりとしながら、数多の科学者が宇宙の謎に挑んでいったのだ。
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