感想:NHK番組「宇宙白熱教室」第3回「宇宙膨張 驚異の発見 〜ダークマターへの道のり〜」(2014年7月4日(金)放送)


 「宇宙白熱教室」(全4回)の感想です。
(※以下、今回の話の結末まで書いてありますのでご注意ください)

NHK 宇宙白熱教室
http://www.nhk.or.jp/hakunetsu/cosmology/index.html

 NHK Eテレでの視聴です(放送:毎週金曜 23:00〜23:54)(6月20日〜7月11日)


■概要

>「宇宙白熱教室」は、ローレンス・クラウス教授が、宇宙に興味のある一般市民を対象に行った集中講義(全4回)を取り上げる。
宇宙研究はここ20年ほどの間に、過去1000年間の進歩よりも大きな発展をとげている。講義ではそうした最先端の宇宙論を紹介していくが、専門的な知識を持たない人でもその内容をきちんと“実感”しながら理解できるよう、前半の2回は「入門編」として、宇宙論の基礎をとりあげる。そして後半の2回は、宇宙の始まりから終わりまでの壮大な物語を、ダークマターダークエネルギー、宇宙の加速膨張など、最新の研究結果をまじえながら紹介していく。

第3回 『宇宙膨張 驚異の発見 〜ダークマターへの道のり〜』


■内容

>さて、第3回からはいよいよ宇宙論の最大の謎へと迫っていく! まずは、1920年代にエドウィンハッブルによってなされた宇宙膨張の発見。これは、未来永劫にわたり静的だと思われていたそれまでの宇宙像を一変させた。そして宇宙には始まりがあるという事実を私たちに突きつけ、同時に宇宙の未来はどうなるのかという新たな疑問を投げかけた。つまり、宇宙の膨張はこのまま永遠に続くのか? それともやがて収縮に転ずるのか? という謎だ。クラウス教授は、それを知るためには宇宙にどの程度のエネルギーが存在しているかを知る必要があると力説し、白板を前に数式を駆使したエネルギーの解説を始める。そしてたどり着くのは、なんと予想外の未知の物質=ダークマターの存在! 驚天動地の最先端宇宙論への扉を開く。

 天文学者ハッブルは、「遠い銀河ほど速い速度で遠ざかる」という事を発見した。遠ざかっている速度はドップラー効果で光の波長が長い(赤い)方のずれ方で解る。距離は「超新星の光り方は宇宙のどこでも同じ」という標準を作って、それがどのくらい暗いかで距離を導いた。この銀河が遠ざかる公式を変形させると、宇宙が100億年前に生まれた事も解る。


 エネルギーとは「運動エネルギー」と「位置エネルギー」の合計。位置エネルギーは地面から高くなるほど大きくなる。学者は、位置エネルギーは重力源(地球ですね)から無限に遠いところでゼロになるとした。つまり地球に近づいてくるほど位置エネルギーはマイナスの値になる。


 ケプラーは惑星の公転速度は太陽に近いほど早く遠いと遅いことを発見した。ニュートンはそこから万有引力の法則を導き、惑星の公転は重力に引かれているからだと考えた。重力は引き付けるのではなく公転させる方に働く。公式を色々変形させると、「月の公転速度・月までの距離・重力定数」が解れば地球の重さがわかる。地球の重さがわかれば太陽の重さがわかる。

 太陽は銀河系の周囲を二億年単位で公転しているので、色々やると太陽を引き付けている銀河系の重さもわかる。一応検算のため、太陽以外で銀河系を巡っている恒星の公転速度を調べてみた。理論では中心から遠いほど遅く、近いほど早く回るはず。ところが数値と現実がまるで食い違っていて、恒星の公転速度は全て一定だった。科学者は大混乱になった。そしてこれは「ダークマター」のせいだったとわかるのですが、そこの説明は次週にしよう。


■感想

 やさしく説明してくれるのですが、式をどんどん変形させていくとだんだんついていけなくなる。でもすんごい面白いです。