ガリレオ相対性理論が成立した場合に予想されるもの（下、点線）と比較して、光のパターン（下、実線）にごくわずかな変化が見られました。 干渉計の向きが、地球の動きに合わせても、直角にしても、逆向きにしても、光の速度は変わらない。 Albert A. Michelson (1881); A. A. Michelson and E. Morley (1887) このことは、私たちに非常に重要なことを教えてくれました。それは、光の速度は、空間内の相対的な動きに左右されないということです。 あなたが誰であろうと、どこにいようと、どれだけ速く、あるいはどの方向に宇宙を旅していようと、宇宙を旅するすべての光の波は、常に同じ普遍的な限界速度、すなわち真空中の光の速度で観察されます。 あなたと光源が互いに遠ざかれば、光の波長は赤方偏移し、互いに近づけば青方偏移します。
この考えは、アインシュタインが提案したときには画期的なものでしたが、多くのプロの物理学者は何十年にもわたって（間違って）抵抗しました。
このアイデアは、アインシュタインが提案したときには画期的なものでした。
相対性理論は、人類がこれまでに得た中で最も厳しい制約にアイデアをさらして実行されてきました。 空間に物質とエネルギーが存在すると、時空がどのように湾曲するかがわかり、その湾曲した時空が物質とエネルギーにどのように移動するかを教えているのです。 LIGO scientific collaboration / T. Pyle / Caltech / MIT
アインシュタイン以前、重力はニュートンの現象でした。 ニュートンによると、空間と時間は相対的ではなく絶対的な存在でした。
アインシュタインが物理学にもたらした大きな革命は、この重力のイメージを覆すことでした。
水星の軌道は、ニュートンが予測していたよりも大きく曲がっていました。
は、一般相対性理論が巨大な物体の周りの星の光の曲がりを記述していることを決定的に示し、ニュートンの図式を覆しました。 これは、アインシュタインの一般相対性理論を初めて観測的に確認したものであり、「空間の曲がりくねった布」の視覚化と一致しているように見えます。 The Illustrated London News, 1919
アインシュタインの一般相対性理論は、質量とエネルギーが空間を曲げ、その曲がった空間が質量とエネルギーの動きを決定するというもので、ニュートンの重力に取って代わるものであることが証拠によって明らかになりました。
それどころか、1920年代の観測では、物体の距離とその光が赤方偏移する量との間に系統的な関係があることが明らかになっていました。 確かに、銀河は宇宙空間を相対的に移動していますが、その速度は秒速数千kmに過ぎません。
Ia型超新星から見た最も遠い天体を含む距離と赤方偏移の関係。 このデータは加速している宇宙を強く支持しています。 Y軸に光速を超える速度が含まれていることに注目してください。しかし、これだけでは、膨張する宇宙で実際に何が起こっているのかについて、すべてを語ることはできません。
科学者たちがすぐに気づいたように、宇宙の赤方偏移が距離に応じて変化するのは、宇宙の構造自体が膨張しているからです。
ちょうど、レーズンパンの生地の中のレーズンのように、宇宙のすべての銀河は、他の銀河が遠ざかっていくのを見ており、より遠くのレーズン (または銀河) は、より速い速度で遠ざかっていくように見えます。
一方、これらの天体は銀河であるため、光を発する星で満たされています。
ニュートン的な宇宙ではなく、膨張し続けるアインシュタイン的な宇宙です。
つまり、130億年以上も宇宙を旅してきて、今まさに地球に初めて光が届いたばかりの銀河が存在するのです。 ビッグバンからわずか数億年後に最初の星や銀河が誕生し、現在の宇宙年齢の3％程度の時代の銀河が発見されています。
この単純化されたアニメーションは、光が両者の間を移動するのにかかる時間よりも物体が近いところからスタートし、空間の膨張によって光が赤方偏移し、2つの銀河は両者の間で交換された光子がとった光の移動経路よりもはるかに遠くに離れてしまうことを示しています。
赤方偏移と、膨張する宇宙において結合していない物体間の距離が時間とともにどのように変化するか。 Rob Knop
私たちが今見ているこの遠い銀河の速度はどうなっているのかというと、光速をはるかに超えて後退しているという結論になります。 しかし、実際には、銀河は相対論的に不可能な速度で宇宙を移動していないばかりか、ほとんど移動していないのです。
しかし、宇宙自体は膨張しており、私たちが見ている赤方偏移の圧倒的な部分はそれによってもたらされています。
しかし、空間自体は膨張しており、それが赤方偏移の圧倒的多数を占めています。そして、空間は速度ではなく、単位距離あたりの速度で膨張しています：これは全く異なる種類の速度です。
「光より速く動くものはない」という制約は、空間を移動する物体の動きにしか適用されません。
このことが意味することを考えると、奇妙に思えるかもしれません。 暗黒エネルギーがあるので、膨張率がゼロになることはなく、正の有限の値を維持します。 つまり、ビッグバンから138億年しか経っていないのに、461億光年離れた天体の光が観測できるということです。
しかし、実際には光速を超えて宇宙を移動している物体はありません。 宇宙は膨張していますが、その膨張には速度はなく、単位距離あたりの速度であり、これは周波数、つまり逆時間に相当するものです。 宇宙に関する最も驚くべき事実の1つは、変換を行って膨張率の逆数を取ると、出てくる「時間」を計算できることです。
その答えは？ 約138億年、これが宇宙の年齢です。
その答えは、約138億年という宇宙の年齢です。この事実には根本的な理由はなく、ただ魅力的な宇宙の偶然の一致なのです。
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