［Faster Than Light・ Part One 超光速・パート1］
Stephen Smith November 19, 2013Picture of the Day
Cosmic microwave background (CMB) radiation projected onto a sphere.
球に投影された宇宙マイクロ波背景放射（CMB）放射。
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Nov 19, 2013
宇宙はどれくらいの大きさですか？
これはどれくらい古いのですか？
今日、宇宙論はビッグバン理論によって支配されています。
理論の大前提は、かつては物質、空間、時間のない「虚空」があったということです。
理論を支持する科学者によって説明されていない何らかの理由で、別の存在領域からのエネルギーの刺激は、空虚を最終的に現在の宇宙になったものに置き換えました。
ビッグバン理論は、天文学者のエドウィンハッブルがウィルソン山天文台で100インチの望遠鏡を使用した事で仮定されました、彼は天の川から遠ざかる銀河を観察したと信じていました。
彼の記録されたデータの最も驚くべき部分は、後退自体ではなく、彼の測定に関連する高速でした。
彼の計算によると、いくつかの銀河は毎秒数千キロメートルで彼の天文台から遠ざかっていました。
ハッブルは、後に彼の銀河系画像からのスペクトログラムの光周波数の「赤方偏移」と呼ばれることになったため、彼の結論に到達しました。
ドップラー効果（1842年にアイデアを思いついたオーストリアの物理学者クリスチャンドップラーにちなんで名付けられました）をさまざまな銀河のスペクトルに適応させ、ハッブルは、フラウンホーファー線（ドイツの物理学者ヨゼフフォンフラウンホーファーによる）と呼ばれる特定の元素の特徴の位置の変化は、光波が見かけの後退速度によってスペクトルの赤い端に向かってシフトしたことを示していると考えました。
フラウンホーファー線は、光を吸収している元素の種類によってスペクトルで識別される特定の周波数で発生すると想定されています。
それらが別の場所にある場合は、要素の加速のためにドップラーシフトされています。
これは、銀河スケールの距離計算のバックボーンと、銀河が表示する想定される後退速度を形成します。
この「赤方偏移」のシステムを使用して、いくつかの銀河は、信じられないほどの光速の90パーセントで地球から遠ざかっていると測定されます。
私たちが見て経験するのは、ビッグバンの爆発で生まれたはずなので、宇宙に与えられた本来の慣性は、その不自然な出来事から来ました。
物体の距離と後退速度は時間スケールと相関しているので、100億光年離れた銀河や準恒星（QSO）のようなものも、100億年前と同じだと考えられています。
天文学者は、最終的に検出器に衝突する前に、100億年の間宇宙を旅してきた古代の光を見ています。
宇宙の年齢の現在の推定値は、地球からその距離に近づく銀河を検出できると思われる強力な望遠鏡からのデータに基づいて、137億年です。
前述のように、距離と時間は赤方偏移のために相互に関連していると考えられています、私たちが宇宙を見ることができる限り、私たちがそれが何歳であるかを決定する情報を提供します。
言い換えれば、観測可能な宇宙の直径は約274億光年であるはずです。
ただし、その数字に関連する難問があります。
現在のプレスリリースによると、宇宙は直径が1,560億光年であり、274億光年ではないと考えられています。
〈https://www.space.com/52-the-expanding-universe-from-the-big-bang-to-today.html〉
どうすればいいの？
理論物理学者によると、その答えはインフレーションです。
最近の天体物理学者達は、彼らの観測が初期の宇宙において存在するはずのよりも大きな複雑さを示しているように見えたとき、がっかりしました。
インフレーション状態の原則として、しかし、遠隔銀河やQSOのスペクトルに影響を与えているのは、ビッグバンからの加速だけではありません、しかし、それらが埋め込まれている宇宙空間は拡大しています。
銀河が形成されるのにXの時間が必要で、宇宙がY歳である場合、銀河はYからXを引いた時間距離に存在してはなりません。
そのような形成が見られたとき、関連する理論に関する限り、それらを説明するためにビッグバン仮説に他の説明を追加する必要がありました。
したがって、極端な距離に赤方偏移しているように見えるオブジェクトは、スペクトルが示唆するほど古くない可能性があります：
彼らは空間の膨張とともに動いています。
確かに、インフレーション理論が示唆しているように、それらは見た目ほど古くはなく、単に「遠く」にあります。
この二分法は、その「サイズ」がその年齢の11倍以上であるため、初期の宇宙が光速よりも速く膨張することを要求しているようです。
エドウィンハッブルによる銀河系の距離と後退の速度の観測は、別の難問につながりました：
十分に離れている銀河は非常に速く動くので、それらの速度は光速を超えます。
これは、ユニバーサル・ホライズンまたはハッブル半径として知られています。
その地平線の向こうからの光が空間の光速以上の膨張に追いつくことは決してないので、それを超えると私たちの機器は決して見ることができないポイントです。
特殊相対性理論（SR）は、物体が光速に到達することを許可せず、それを超えることは言うまでもありません。それでは、宇宙科学者はどのようにジレンマに対処するのでしょうか？
彼らは特殊相対性理論（SR）の制限を無視し、代わりにそのような制限が存在しない一般相対性理論に頼ることによってそうします。
ハッブル半径を超えて情報を送信することはできないため、相対性理論の違反は発生しません。
これらのねじれやアイデアの転換、そして時間と空間のゆがみはどのようにして生じたのでしょうか？
これらは、赤方偏移が距離と相関しているという仮定の直接的な結果です。
現代の宇宙論的システムはすべて、例外なく、その仮定に基づいて構築されています。
ハッブルの当初の前提に欠陥があった場合はどうなりますか？
赤方偏移が本当は赤いニシン（ニセモノ）である場合はどうなりますか？
それでは、私たちが観察していることの説明をどこに向けましょうか。
少なくともエドウィン・ハッブルと同等の評判を持つはずの天文学者、ハルトンアープの作品に目を向けます。
スティーブン・スミス
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Nov 19, 2013
How big is the Universe? How old is it?
宇宙はどれくらいの大きさですか？
これはどれくらい古いのですか？
Today, cosmology is dominated by the Big Bang theory.
今日、宇宙論はビッグバン理論によって支配されています。
The theory’s major premise is that there was once a void containing no matter, no space, and no time.
理論の大前提は、かつては物質、空間、時間のない「虚空」があったということです。
For some reason not explained by the scientists who support the theory, an irruption of energy from another realm of existence replaced the void with what eventually became the present Universe.
理論を支持する科学者によって説明されていない何らかの理由で、別の存在領域からのエネルギーの刺激は、空虚を最終的に現在の宇宙になったものに置き換えました。
The Big Bang theory was postulated because the astronomer Edwin Hubble, using the 100-inch telescope at Mt. Wilson observatory, believed that he had observed remote galaxies receding from the Milky Way.
ビッグバン理論は、天文学者のエドウィンハッブルがウィルソン山天文台で100インチの望遠鏡を使用した事で仮定されました、彼は天の川から遠ざかる銀河を観察したと信じていました。
The most surprising piece of his recorded data was not the recession itself, but the high velocities associated with his measurements.
彼の記録されたデータの最も驚くべき部分は、後退自体ではなく、彼の測定に関連する高速でした。
According to his calculations, some galaxies were traveling away from his observatory at thousands of kilometers per second.
彼の計算によると、いくつかの銀河は毎秒数千キロメートルで彼の天文台から遠ざかっていました。
Hubble arrived at his conclusion because of what was later to be called the “redshift” of light frequencies in spectrograms from his galactic images.
ハッブルは、後に彼の銀河系画像からのスペクトログラムの光周波数の「赤方偏移」と呼ばれることになったため、彼の結論に到達しました。
Adapting the Doppler effect (named for the Austrian physicist Christian Doppler, who came up with the idea in 1842) to the spectra of various galaxies, Hubble thought that the change in location of particular elemental signatures called Fraunhofer lines (for the German physicist Joseph von Fraunhofer) indicated that the lightwaves had been shifted toward the red end of the spectrum by an apparent recessional velocity.
ドップラー効果（1842年にアイデアを思いついたオーストリアの物理学者クリスチャンドップラーにちなんで名付けられました）をさまざまな銀河のスペクトルに適応させ、ハッブルは、フラウンホーファー線（ドイツの物理学者ヨゼフフォンフラウンホーファーによる）と呼ばれる特定の元素の特徴の位置の変化は、光波が見かけの後退速度によってスペクトルの赤い端に向かってシフトしたことを示していると考えました。
Fraunhofer lines are supposed to occur at specific frequencies identified in the spectrum by the kind of element that is absorbing the light.
フラウンホーファー線は、光を吸収している元素の種類によってスペクトルで識別される特定の周波数で発生すると想定されています。
If they are in a different location, then they have been Doppler-shifted because of the element’s acceleration.
それらが別の場所にある場合は、要素の加速のためにドップラーシフトされています。
This forms the backbone of galactic-scale distance calculations and the supposed speed of recession that the galaxies display.
これは、銀河スケールの距離計算のバックボーンと、銀河が表示する想定される後退速度を形成します。
Using this system of “redshift” some galaxies are measured to be moving away from Earth at an unbelievable 90 percent of light-speed.
この「赤方偏移」のシステムを使用して、いくつかの銀河は、信じられないほどの光速の90パーセントで地球から遠ざかっていると測定されます。
All that we see and experience is supposed to have been born in the Big Bang explosion, so the original inertia imparted to the Universe came from that preternatural event.
私たちが見て経験するのは、ビッグバンの爆発で生まれたはずなので、宇宙に与えられた本来の慣性は、その不自然な出来事から来ました。
Since the distances and the recessional velocities of objects are correlated with a time-scale, something like a galaxy or a quasi-stellar object (QSO) that is 10 billion light-years away is also thought to be as it was 10 billion years ago.
物体の距離と後退速度は時間スケールと相関しているので、100億光年離れた銀河や準恒星（QSO）のようなものも、100億年前と同じだと考えられています。
Astronomers are seeing ancient light that has been traveling through space for 10 billion years before finally impinging on their detectors.
天文学者は、最終的に検出器に衝突する前に、100億年の間宇宙を旅してきた古代の光を見ています。
The current estimate for the age of the Universe is 13.7 billion years, based on data from powerful telescopes that are supposed to be capable of detecting galaxies that approach that distance from Earth.
宇宙の年齢の現在の推定値は、地球からその距離に近づく銀河を検出できると思われる強力な望遠鏡からのデータに基づいて、137億年です。
As mentioned, distance and time are thought to be related to each other because of redshift, so as far as we can see into the Universe provides information that determines how old we perceive it to be.
前述のように、距離と時間は赤方偏移のために相互に関連していると考えられています、私たちが宇宙を見ることができる限り、私たちがそれが何歳であるかを決定する情報を提供します。
In other words, the diameter of the observable Universe should be approximately 27.4 billion light-years.
言い換えれば、観測可能な宇宙の直径は約274億光年であるはずです。
There is a conundrum associated with that figure, however.
ただし、その数字に関連する難問があります。
According to a current press release, the Universe is thought to be 156 billion light-years in diameter and not 27.4 billion!
現在のプレスリリースによると、宇宙は直径が1,560億光年であり、274億光年ではないと考えられています。
〈https://www.space.com/52-the-expanding-universe-from-the-big-bang-to-today.html〉
How can this be?
どうすればいいの？
The answer, according to theoretical physicists, is inflation.
理論物理学者によると、その答えはインフレーションです。
Astrophysicists of the recent past were dismayed when their observations seemed to indicate greater complexity in the early Universe than should exist.
最近の天体物理学者達は、彼らの観測が初期の宇宙において存在するはずのよりも大きな複雑さを示しているように見えたとき、がっかりしました。
As the principle of inflation states, though, it is not merely the acceleration from the Big Bang that is affecting the spectra of remote galaxies and QSOs, but that the space in which they are embedded is expanding.
インフレーション状態の原則として、しかし、遠隔銀河やQSOのスペクトルに影響を与えているのは、ビッグバンからの加速だけではありません、しかし、それらが埋め込まれている宇宙空間は拡大しています。
If it requires X amount of time for a galaxy to form and the Universe is Y years old, then a galaxy should not exist at time-distances less than Y minus X.
銀河が形成されるのにXの時間が必要で、宇宙がY歳である場合、銀河はYからXを引いた時間距離に存在してはなりません。
When such formations were seen, as far as the relevant theories are concerned, some other explanation had to be added to the Big Bang hypothesis to account for them.
そのような形成が見られたとき、関連する理論に関する限り、それらを説明するためにビッグバン仮説に他の説明を追加する必要がありました。
So, objects that appear to be redshifted to extreme distances may not be as old as their spectra suggest:
they are moving along with the expansion of space.
したがって、極端な距離に赤方偏移しているように見えるオブジェクトは、スペクトルが示唆するほど古くない可能性があります：
彼らは空間の膨張とともに動いています。
Indeed, as the inflationary theory proposes, they are not as old as they appear to be, they are simply “farther away.”
確かに、インフレーション理論が示唆しているように、それらは見た目ほど古くはなく、単に「遠く」にあります。
This dichotomy seems to demand that the early Universe was expanding faster than the speed of light, since its “size” is more than 11 times greater than its age.
この二分法は、その「サイズ」がその年齢の11倍以上であるため、初期の宇宙が光速よりも速く膨張することを要求しているようです。
Edwin Hubble’s observations of galactic distances versus speed of recession led to another quandary:
galaxies that are far enough away would move so fast that their velocities would exceed the speed of light.
エドウィンハッブルによる銀河系の距離と後退の速度の観測は、別の難問につながりました：
十分に離れている銀河は非常に速く動くので、それらの速度は光速を超えます。
This is known as the universal horizon, or the Hubble radius.
これは、ユニバーサル・ホライズンまたはハッブル半径として知られています。
It is the point beyond which our instruments can never see, because the light from over that horizon will never catch up to the greater than light speed expansion of space.
その地平線の向こうからの光が空間の光速以上の膨張に追いつくことは決してないので、それを超えると私たちの機器は決して見ることができないポイントです。
The theory of Special Relativity (SR) does not allow any object to reach the speed of light, let alone exceed it, so how do space scientists deal with the dilemma?
特殊相対性理論（SR）は、物体が光速に到達することを許可せず、それを超えることは言うまでもありません。それでは、宇宙科学者はどのようにジレンマに対処するのでしょうか？
They do so by ignoring the restrictions of SR and resorting instead to the General Theory of relativity where such restrictions do not exist.
彼らは特殊相対性理論（SR）の制限を無視し、代わりにそのような制限が存在しない一般相対性理論に頼ることによってそうします。
Since no information can be transmitted from beyond the Hubble radius, no violation of relativity occurs.
ハッブル半径を超えて情報を送信することはできないため、相対性理論の違反は発生しません。
How did these twists and turns in ideas, as well as the warping of time and space come about?
これらのねじれやアイデアの転換、そして時間と空間のゆがみはどのようにして生じたのでしょうか？
They are the direct result of the assumption that redshift correlates with distance.
これらは、赤方偏移が距離と相関しているという仮定の直接的な結果です。
Modern cosmological systems are all built, without exception, on that assumption.
現代の宇宙論的システムはすべて、例外なく、その仮定に基づいて構築されています。
What if Hubble’s original premise was flawed?
ハッブルの当初の前提に欠陥があった場合はどうなりますか？
What if redshift is really a red herring?
赤方偏移が本当は赤いニシン（ニセモノ）である場合はどうなりますか？
Where then shall we turn for an explanation of what we observe?
それでは、私たちが観察していることの説明をどこに向けましょうか。
We turn to the work of Halton Arp, an astronomer whose reputation should be at least the equal of Edwin Hubble’s.
少なくともエドウィン・ハッブルと同等の評判を持つはずの天文学者、ハルトンアープの作品に目を向けます。
Stephen Smith
スティーブン・スミス
