銀河系の拡大と光速吸収

 今回は銀河系の拡大と光速吸収について考えます。

 

 宇宙は概ね距離に比例して拡大している様であり

 銀河同士も基本的に離れていっています。

 図 

ただしこの時、銀河同士が離れるのは

銀河が相対的に縮小しているためです。

図
 

銀河やその内部の天体が空間と同じ速度で拡大をしていれば

結局何も起こっていないのと同じになってしまいます。

もう少し具体的に言うと

無数の銀河系はボイド（超空洞）と呼ばれる

何もない領域を取り巻くように散らばっているらしいです。

　図

そしてボイドはちゃんと宇宙の拡大速度に対応して
拡大している様ですが

その一方で銀河系の方は拡大していないからこそ
この様な事象が観測される訳です。

ではなぜ銀河は拡大せずに済んでいるのかが

問題になるのですが、本論では物質など持つ質量＝吸収量

が空間を吸収する事によって空間の体積が減少すると考えるので、

それが銀河の拡大を抑えているのではないか？

と考える事が出来ます。

物質が空間を吸収する具体的な量は光速吸収（量）だと述べました。

これについては改めて解説しますが

今は単純化して

光速吸収量　＝　物質が光速で飛行する際に通過する空間の体積

とします。

その様に考えると銀河の体積の増加は概ね

銀河系内質量による光速吸収によって

相殺されていると考えても不自然ではない値となる感じがします。

 

これから示す計算はとても大雑把なものですし

そもそも銀河の大きさや内部質量をどの程度と

考えるべきかなどによって変動する内容なので

参考程度に一応書いておくもの…ぐらいに思ってください。

（まず大雑把に計算するため

10の何乗か（10が何個付くか）という事しか問題にしません。

例えば150なら100に近いので10の2乗です。

2000なら1000に近いので10の3乗です。

8000や3万ならだいたい1万に近いと考えて10の4乗とします。

また、円や球は単純化のため長方形や立方体と考えて

面積や体積も大雑把にしか求めません。

長さの単位はメートル（ｍ）、時間の単位は秒(ｓ)を使います。）

 

宇宙の拡大速度は１ｍあたりに換算すると10の-17乗（秒）程度

（つまりクォークみたいな小ささ）であり、

また銀河系の縦幅（円盤の厚み）は10の19乗ぐらいなので

銀河系の縦幅はだいたい秒間100ｍぐらい増加する計算になります。

 

しかし実際にはこれが増加せずに物質に吸収されていると考える訳です。

つまり銀河内で発生すると同時に吸収される体積は

(銀河の面積を10の42m²とした場合、)

だいたい秒間10の44m³となります。

  図

 

さてこの莫大な体積がどの様に吸収されるか考えます。

まず太陽の質量を10の30乗kgとします。

また原子核の質量を10の-27乗kgとします。

すると太陽は原子核が10の57乗個入っている事になります。

原子核がもたらす光速吸収の体積は

原子核のサイズを10の-15乗とし、その面積を

10の-30乗m²とした場合、これに

光速である10の８乗を掛けて10の-22乗ｍ³となります。

太陽にこれが10の57乗個あるので掛けると

太陽合計の光速吸収量は10の35乗m³となります。

銀河系全体の質量は暗黒物質を除くと太陽の10の11乗倍らしいです。

（暗黒物質を除いたのは、そういう未知の物質を考えなくても

既知の物質の吸収量だけで計算できるのではないか？と思ったからですが

仮に暗黒物質を加えた場合でもそれほど桁が増える訳ではありません。）

 

従って銀河全体の光速吸収量は10の46乗m³となります。

 

これは先ほど求めた銀河系で発生する体積を

余裕で吸収できる量です。

 

大雑把な計算なので微妙な帳尻合わせをしても仕方がないですが

物質による吸収が銀河内部で増加する空間だけではなく

外から入ってくる空間もある程度は吸っていると

考えられるのかも知れません。

周囲との吸収量の調和

前回までに大まかですが重要な用語と
それに伴う概念を提示できたので
今回はもう少し詳しく吸収パターンの概要を述べます。


前回述べた様に物質は質量に比例した
空間を吸収していると考えます。
これを光速吸収と呼ぶのでした。

そして質量が減少した時には
光速放出が発生し、物質を押しのけると
考えます。

また逆に質量が増大する場合は
周囲から吸収する量が増大する
必要があるという事になります。

そして宇宙に存在する天体や、その細部を構成する物質は全て
周囲と吸収量を調和させるように動いていると考えます。
 （詳しくは次のページ以降で述べていきますが
簡単に言うと運動量の保存則の様な基本的な
物理法則で説明される様に
質量の動きに関して対称性が保存される事を根拠とします。）

この
「物質が周囲と吸収量を調和させる」
という意味、及びそれを可能にする理論的背景を
もう少し言うと

「質量が減少すると放出量が発生して
空間が拡大し、周囲の構造を拡散させるなどの
変化を起こす事になり、
また質量が増大すると周囲から空間を吸収する
事により、周囲の物質を引き込むなどして
やはり、既存の構造を変化させるため
世界のパターンを崩壊させてしまうだろう、
だから物質は現在の配置と動き方を続ける
しかない。」

という様な考え方です。

 詳しくはこれから説明していきますが
核力や電磁気力の様な４つの相互作用も
「周囲との吸収量の調和」をする上で
どこの質量（吸収量）をどれだけどこへ分配するのかと言う
調整作用として発生していると考えます。

場の吸放量と運動量の規格

吸収体はその場に留まっていると
その場を中心に吸収をする事になるので
その場の吸放量は吸収体の吸収量そのままの
影響を受ける事になります。

図

つまり他に条件を指定しなければ
その場の吸収量＝吸収体の吸収量
と言う事になります。

この状況は言い換えると
その場の吸放バランスは
吸収量の分、マイナスという事であり
そうすると吸収量の分
周囲の空間が縮小する必要があるので
他の物質が引き寄せられる
パターンになると考えられます。

図

一方、その場に向けた空間の放出量が
吸収体の吸収量と釣り合っていれば
その場の吸放量は０という事になり、
この状態の例としては
吸収体が周囲の物質と共に空間に静止している
様なパターンが考えられます。

図


さてここまでは
吸収体がその場に留まっている例でしたが
吸収体がその場から移動していく場合は
どうなるかと言うと

図

その場から吸収量が抜けていくので
吸放バランスは徐々にプラス（放出より）になっていきます。

図

つまりその場から吸収体が離れていく事は
その場にその分の放出量が発生する事を
意味します。

この時発生する放出量は
吸収体の吸収量×吸収体が離れる速度
として表せるので
吸収体の吸収量＝物質の質量だとすれば
これは運動量（質量×速度）だという事になります。

図

また、吸収体が向かって来る側から見ると
吸収体の運動量に比例して吸収量が
増加する事になります。

図

つまり
移動する吸収体の前方は
運動量に比例する吸収量の増加が起こり、
後方は運動量に比例する放出量の増加が
起こる訳です。

この規則の事を
運動量の規格
と呼ぶ事にします。

円と吸収の仕方と安定力

ある吸収体が自分が所属する吸収パターンを維持するのに
どの程度 貢献しているか、その程度を
安定力と呼ぶ事にします。

例としてまず
複数の吸収体が円状に等間隔で配置されている
状況について考えてみます。

図

空間の拡大量に比べて
各吸収体の吸収量が不足していると
円はバラバラになりながら拡大していきます。

図

また円を維持するには
吸収の方向が円の中心に向かう
必要があります。

図

吸収の方向に偏りがあると
円が崩壊してしまうからです。

図

つまり各吸収体が吸収量と吸収の方向を
そろえる事で円状の吸収パターンが
維持されていると言えます。

吸収量と吸収の方向をまとめて
吸収の仕方と呼ぶ事にします。

吸収体がどれか一つでも
吸収の仕方を変えれば
円のパターンは崩れていきます。

特に条件を加えない限り
空間の拡大率はどこでも一定なので
今回もその様に考えると
円を構成する吸収体は
同じ方向に向かって同じ量だけ吸収を
続ける事で空間の拡大を均等に防ぎ、
円形を維持する事が出来ると
考えられます。

このような状況で
各吸収体が自分が所属する吸収パターンである
円を維持するためにどの程度 貢献している
かと言うと、どの吸収体も同じだけ貢献していると言う
事になります。

割合としては
１÷円を構成する吸収体の数
がそれぞれの吸収体が円を構成するのに
貢献している割合
と言う事になります。

吸収量で表すなら
吸収体の吸収量そのものが
円を維持するための貢献度
だと言えます。

つまり吸収量＝安定力
という事になります。

円全体の吸収量は
吸収体の数　× 吸収体の吸収量
だと言えるわけですが、
逆に円全体の吸収量だけが
分かっている様な状況でも

それを円を構成する吸収体の数で割れば
個々の吸収量＝安定力を
算出できる事になります。

加速度と万有引力の規格

吸収体は単独で吸収量に見合う
吸収を実現しているのではなく
時間ごとに微妙に他の吸収体との距離を
変えていく事で吸収量通りの吸収を実現していると
考える事が出来ます。


例えば吸収量60の惑星が
あるとします。

図

そしてこの惑星の内部構成を見ると
10の吸収量を持つ６つの吸収体から成るとします。

図


ただし各吸収体は止まっていては
10の吸収量を得る事ができず
吸収体同士で接近する事で
10の吸収量を維持しているとします。

こういう状況において
各吸収体はそれぞれが互いに
引力を受けるような加速度を
得る事になります。
 なぜそうなるのか最も単純な例として
二つの吸収体の関係を一次元で考えると

図

それぞれの吸収体が周囲から受け取る
空間の量が吸収量より不足している

＝吸放バランスがマイナス
＝空間が減る必要がある

という事で、
二つの吸収体の間の距離は
時間当たり一定の距離づつ
縮む必要がある
と考えます。

勿論、実際にはこの二つの吸収体の
反対側にも吸収体があるかも
知れないので、

図

その場合
反対側の距離も縮んでいく事になります。

図

また、吸主体の密度が高い場所があれば
その方向に大量に縮小していく事になります。

図

今のは1次元の例でしたが
これが３次元なら距離の2乗に比例して
距離の縮小は少なくて済みます。
（参考：距離2乗の原理）


これは物質が万有引力によって
質量と距離に応じて加速度を受ける
という物理現象と一致する
パターンとなります。

従ってこの吸収体同士が
吸収量に比例し、距離の2乗に逆比例する
様な加速度によって引き合うという
規則を吸収パターンにおける
新しいルールとして導入し
このルールを万有引力の規格
と呼ぶ事にします。

この規格は前回「場の吸放量と運動量の規格」で
定義した 運動量の規格と矛盾しません。

吸収パターンによって作られる世界が運動量の規格だけでは成立せず
万有引力の規格を付け加える事で
吸収体同士の位置バランスを
整えていると考える事が出来ます。

図

密度と流量と吸放バランス

今回は吸放体の密度によって
空間の流れの速さが変わると言う
事を述べます。

吸放体と言うと吸収体と放出体の
どちらもあり得る訳ですが
ここでは吸収体を例に挙げる事にします。

（放出体で考える場合は空間の流れる方向を逆にして
拡大と縮小、吸収と放出と言った
空間の増減を表す言葉を反転させれば
良いだけです。 ）

 さて、吸収体を例に挙げると言ったばかりですが
まずは単純なパターンから考察したいので
「空間は拡大も縮小もしておらず
吸放量が同等の吸収体と放出体が
一つづつ存在する」状況を考えます。

図


この場合、放出体から
時間当たりに放出される
放出量が、そのまま吸収体
が時間当たりに吸収する
吸収量になります。

図

またこの場合、間の空間のどこを区切っても
同じ量の空間が流れていると
考える事が出来ます。

図

つまり各領域は時間当たりに放出体側から入ってきた空間と
同じ量の空間を吸収体側の方へ流せば
数合わせ…と言うか
空間の体積合わせとして矛盾がない
と言う事になります。


では次に放出体ではなく
空間自体が拡大しようとし、
それを吸収体が吸収して
結果として空間は拡大も縮小も
していないという状況を
考えます。

図

この場合、間の空間を区切って考えると
各領域は後ろから来た放出量に
自分の放出量を加えた量を
前に流す事になります。

図

ここで用語定義をします。
時間当たりに流れる空間の量を
流量と呼ぶ事にします。

上の例では
吸収体に近い領域ほど
後ろから来た放出が加わるため
流量が大きくなります。

仮に、後ろから来た空間を
前（吸収体の方）へ流さないと
その領域は後ろに向かって
拡大してしまい、
吸収体は吸収量に見合う
空間量（放出量）を得る
事ができない事になります。


今回はもう一つ用語定義をします。

注目する空間や吸放体における
放出量の合計から吸収量の合計を引いた値を
「吸放バランス」
 と呼ぶ事にします。

式にすると

吸放バランス　＝　放出量ー吸収量

です。

例えば空間の放出量が大きい領域があっても
その場に同じだけの吸収量を持つ吸収体があれば
その場の吸放バランスは０です。

吸放バランスが０の状態のことを
吸放バランスが取れているとか
吸放バランスが釣り合う等と
表現する事もあるかも知れません。


…用語に関する話が続きましたが
今回の要点は
吸放体の近くほど流量が大きい。というものでした。

また今回は直線状の空間において
流量を考えましたが
2次元で考えるなら流量の上がり方も距離の2乗になるし
3次元空間なら距離の3乗に比例する
と言う事になります。

図

吸収量と質量と光速吸収仮説

吸放体が時間当たりに吸収する空間の量を
吸収量と呼ぶ事にします。

逆に吸放体または空間が
時間当たりに放出する空間の量を
放出量と呼ぶ事にします。

また
マイナスの吸収量は放出量を意味し
マイナスの放出量は吸収量を表す
という事にします。

さて
物質が吸収体で出来ているとしたら
我々が気が付かないだけで
物質は周囲の空間や放出体から
空間を受け取る事でその位置関係を
成立させている…と言う事になります。


だとすれば
物質が持つ吸収量とは具体的にどの程度
のものなのでしょうか？

そこでとりあえず
アインシュタインが出した式として有名な
E=MC²
について考えてみましょう。

Eはエネルギー
Mは質量
Cは光速を表すので

記号を言葉に置き換えると

エネルギー　＝　質量×光速²

になり、
つまりこの式が言っているのは

静止している物質の持つエネルギーは
その物質の質量×光速²に等しい
という事です。

静止している物質がエネルギー
と言うと分かりにくいかも知れませんが
運動する物質が持つエネルギーなら
（質量×速度²）÷２
 という風に定義されるので、
 これと比較すると先ほどの式は
速度部分を光速にし、÷２を
取り除いた物だと分かります。

するとつまり
静止している物質が秘めているエネルギーは
その物質と同じ質量の物質を2つ光速で移動させるのと
同じ位のエネルギーと言う事になります。

例えば同じ質量の物質が３つあるとして

もし一つが消滅して仮にそのエネルギーの全てが
残りの物質に均等に伝わると

それぞれ光速で飛んでいく位のエネルギーがある

という事だと思います。簡単に言うと。

この事を含めて相対性理論を
吸収パターンとして
どう説明するのかは
別のページで述べる予定です。

今回はとりあえず
物質が質量に応じてE=MC²で表せる様な
すごい吸収をしていると仮定し、
これを光速吸収と呼ぶ事にします。

またこの仮説を光速吸収仮説と呼ぶことにします。

つまり、普段から物質は空間を
すごい速度で吸収しているが
それが崩壊した時、吸収量が放出量へと変わり、
空間の拡大としの物質の移動が起こる
と考える分けです。

また質量が崩壊した時に発生する放出を
光速放出と呼ぶ事にします。

これで
「物質は具体的にどの程度の吸収量を
持っているのか？」
という問いに、とりあえず
「光速吸収をしている」と
答える事ができます。

勿論、一口に光速吸収と言っても
質量に応じての話なので
例えば炭素原子が行っている
光速吸収は水素原子の光速吸収
に比べて12倍くらい多いと言う事になります。

また今回仮定したのは
物質は光速吸収をしている
という事と共に
吸収量は質量に比例するという
事でもあります。

距離２乗の原理

物質が空間を吸放しているなら
どこの空間が縮小（拡大）している
のでしょうか？

例えば物質は近くの空間から吸放を
行うのでしょうか？
それとも遠隔作用的に遠くの空間を
吸放する事もあるのでしょうか？

とりあえずここでは
物質は原則としてその中心から空間を吸放する
というパターンを考えます。

なぜなら仮に物質から離れた場所が勢いよく縮小や拡大を
するならその場所にも物質があると
考えれば良いからです。

同様の理由で
原則として空間は時間に伴い
どこでも一様に放出（拡大）をしている
と考える事にします。

さて今回は
物質の中心から吸放が起こる場合、
その周囲の空間や物質がどう動くかの影響量は
物質の中心からの距離の２乗に比例して減衰する。

という事を確認します。

（ただしこれは空間は増加せずに
単に一つの吸放体に吸放されるだけ
という単純な条件においての話です。）

まず1次元しかない空間から考えてみます。

1次元の空間とは線の事です。

線上のある場所を短くすると
その場所からの距離とは無関係に
どこの場所も同じ量だけその場所へ向かって
移動します。

これはひもが引っ張られる事に例えられます。

次に2次元空間（平面）について考えてみます。



上の図の中心にある丸●が
吸収の中心だとします。
周りの丸〇はどれも同じ体積の空間を
表しているとします。

この状況はビリヤードっぽいものに例えると
分かり易いかも知れません。
ただしビリヤードの台と違い、中心に
一度にボールが一個だけ通過できる穴を開け、
その周りに沢山のボールを配置し、
そして全てのボールを 
なるべく速くその穴へ落とそうとする
状況を想像してください。

そうするとまず
穴の近くにある１～６のどれかが
落ちる事になります。

それと同時に外側の1～12のどれかが
内側に出来た空きへ移動します。

これは内側にあるボールにしてみれば
確率６分の１で移動できるのに
外側にあるボールは確率12分の１でしか
移動できない事を意味します。

簡単に言うなら
穴の近くのボールはガンガン吸われるのに
距離が遠い場所にあるボールは
ライバルが多すぎて
なかなか移動できない訳です。

半径に従ってライバルの数がどう増えるかの
計算方法は一般的に簡単であり、

円周に比例します。

ここでは円の面積を求める必要はなく、
同心円状にボールを何個配置できるかが
分かれば良い訳です。


さて、今のは2次元の例でしたが
3次元で考える場合は

玉ねぎの様に内部に層がある球
を想像すると良いでしょう。

この場合
一つの層に何個のボールを配置できるかは
その層の表面積に依存します。

表面積は距離（半径）の二乗に比例するので
3次元空間におけるボールのライバルも
距離の二乗に比例して増える事になります。

従って空間上に時間に比例して空間を吸放する場所がある場合、
その場所からの距離の2乗に比例して
空間や他の物質の時間当たりの移動量や移動可能性は減少します。

これを距離2乗の原理と呼ぶ事にします。

ただしこれから述べる事ですが
吸収パターンにおいては直接的に
距離2乗の原理が適用できない場合もあります。

まず空間自体が増加すると考える事、
そして放出と吸収が釣り合って
結果として動きが固定的になっているのが
この世界である…という風に考えていくからです。
 

吸収量とE=mc²

物質が吸収体で出来ているとしたら
我々が気が付かないだけで
物質は周囲の空間や放出体から
空間を受け取る事でその位置関係を
成立させている…と言う事になりますが

物質が持つ吸収量とはどの程度
のものなのでしょうか？

そこでとりあえず
アインシュタインが出した式として有名な
E=mc²
について考えてみましょう。

Eはエネルギー
mは質量
cは光速を表すので

記号を単語に置き換えると

エネルギー　＝　質量×光速²

になり、
つまりこの式が言っているのは

静止している物質の持つエネルギーは
その物質の質量×光速²に等しい
という事です。

突然、静止している物質がエネルギーを持っている
と言われても分かりにくいかも知れませんが
運動する物質が持つエネルギーなら
（質量×速度²）÷２
 という風に定義されるので、
 これと比較すると先ほどの式は
速度部分を光速にし、÷２を
取り除いた物だと分かります。

従って
静止している物質が秘めているエネルギーは
その物質と同じ質量の物質を2つ光速で移動させるのと
同じ位のエネルギーと言う事になります。

例えば同じ質量の物質が３つあるとして

もし一つが消滅して仮にそのエネルギーの全てが
残りの物質に均等に伝わると

それぞれ光速で飛んでいく位のエネルギーがある

という事だと思います。簡単に言うと。

これらの事を質量＝吸収量と考えて
吸収パターンに置き換えると

吸収量が空間から失われた時は
その場所の空間が相対的に放出へと傾き、
その放出量は二つの吸収体を
光速で移動させ続けるぐらい

なのだと考えられます。

という事は
吸収体（物体）は静止していても
実はそれくらいの速度で空間を吸い込んでいる
ものと思われます。

吸収・放出などの用語

距離の縮小を吸収、

距離の拡大を放出

と呼ぶことにします。

 

ここで言う距離は

特に指定しない場合は

全方位、あらゆる要素に対する距離だと考えます。

例えば全方位に対して距離が縮むという事は

全方位のあらゆる対象が接近してくる事を意味します。

　図

これを

空間が減少しているとか

空間を縮小している

等とも表現する事にします。

つまり普通、吸収とは空間の吸収とか

空間の減少・縮小と考えれば良いわけです。

また吸収を行う対象を吸収体と呼ぶことします。

また吸収体が時間あたりに吸収する量（距離や体積）を吸収量

と呼ぶことにします。 

吸収は普通は全方位の吸収を指すため

吸収量が一定の場合、

吸収される側からみると吸収量は距離の２乗に比例して

拡散・減衰します。

（参考：距離２乗の原理）

放出は逆に

距離の拡大を意味し、これを

空間の増大や拡大などとも

表現する事にします。

また時間当たりの距離や空間体積の増加量を放出量と呼ぶことにします。

また放出を行う対象を放出体と呼ぶことにします。

また文脈上、吸収と放出のどちらでも良い場合に吸放

という言葉を使う事があります。

また吸収体と放出体のどちらでも良い場合、それを吸放体と

呼ぶことがあります。

主に吸収体によって作られる形のパターン、

または吸収体の作用を強調したい時にその形のパターンを

吸収パターンと呼ぶことにします。

 

主に放出体によって作られるパターンを放出パターン

と呼ぶ場合があります。

 

また吸収パターンか放出パターンかを問わない場合、

または吸収パターンと放出パターンの混合から成るパターンを

吸放パターンと呼ぶことがあります。

なお、特に区別する必要がないなら
これらのどれも単に吸収パターンと呼んでしまうかもしれません。

この章では形のパターンと同じくらいの感覚で
吸収パターンと言う言葉を使います。