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宇宙の果て

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宇宙について考えるときに、もっとも素朴な興味のひとつは宇宙に果てはあるのか否かという問題です。宇宙をずっとずっと遠くまで旅したときに、古代の宇宙観にあったような壁のようなものは存在しているのでしょうか。その問題を考える際に重要になってくるのは、宇宙の曲率および時空の概念です。

宇宙の曲率

曲率という言葉は耳慣れませんが、地球の表面を例にその考え方を見てみましょう。私たちの住む地球の表面は2次元空間ですが、では果てはあるでしょうか?すぐに分かるとおり、地球の表面には果てがありません。目の前の方向に向かってずっとまっすぐ進むと、地球は丸いため、元々いた位置にいつかは戻ってきてしまうはずです。このような空間を、閉じた空間と呼び、その曲率は正になります。逆に曲率が負の場合、あるいはちょうど0の場合には、その空間は無限に広がることとなります。宇宙空間は3次元空間ですが、いま説明した2次元空間の場合と同じように考えることができます。では、宇宙の曲率はいったいどれくらいでしょうか?これまでの観測で、ほぼ0(おそらくは0)であることが分かっています。空間としては宇宙は無限大だと言えるでしょう。

宇宙の時空

では、宇宙は無限なのか、といわれると、もうひとつ考えなければいけないことがあります。それは、宇宙には空間に加えて時間という次元があることです。宇宙は少なくとも、4つ以上の次元をもった時空間なのです。したがって、空間が無限大であっても時間方向に果てがあるのか否かを考えねばなりません。そして、その答えは「果てがある」、です。私たちの宇宙は137億年前に始まったことが分かっていますので、それより前の宇宙は存在しません。ただし、将来の方向には果てがあるかどうかはまだよく分かっていません。時間が有限であるということは、光の速さが有限である以上、私たちに観測できる範囲にも果てがあるということになります。“観測できる宇宙”の果ては、私たちを中心にして137億光年先にあることになります。