宇宙のソースを表示

{{redirect|ユニバース}}
'''宇宙'''（うちゅう）とは、以下のように定義される。
# あらゆる[[存在]][[物]]を包容する[[無限]]の[[空間]]と[[時間]]の広がり<ref>[http://dictionary.goo.ne.jp/leaf/jn2/19586/m0u/%E5%AE%87%E5%AE%99/ 『大辞泉』う‐ちゅう〔‐チウ〕【宇宙】]。</ref>。あらゆる物事（[[森羅万象]]）を含む全ての存在。
# [[コスモス (宇宙観)|コスモス]]。[[哲学]]や[[宗教]]など、何らかの観点から見て、[[秩序]]をもつ完結した世界体系。
# [[天文学]]的にみた宇宙。この意味では、「[[観測可能な宇宙]]」を指すこともあり、「観測可能な空間」の外側に広がる3次元空間的に繋がった広大な宇宙全体を指すこともある。
# 上記のように3次元的につながった空間だけではなく、物理的につながった平行宇宙をも含めた物理空間。複合的宇宙もしくは[[多元宇宙|多元的宇宙]]という意味で、マルチユニバースもしくは'''マルチバース'''と呼ばれる。単一宇宙と区別して複合宇宙全体を指す場合には特に[[オムニバース]]ともいう。
# [[宇宙空間]]。地球の地上約100km以上、上空の空間を指す便宜的な定義<ref group="注釈">国際航空連盟、NASA等の諸活動を考慮した便宜的な定義</ref>。
本項では主に、3. の天文学的・物理学的に見た宇宙について解説する。
----
[[ファイル:Hubble ultra deep field.jpg|thumb|350px|[[ハッブル・ウルトラ・ディープ・フィールド]]。130億年前（[[ビッグバン]]から4億–8億年後）と推定されている宇宙の画像。現在までに撮影された中で最も深い宇宙の画像である<ref name="press_release">{{cite press|publisher = [[NASA]]|date = March 9, 2004|title = Hubble's Deepest View Ever of the Universe Unveils Earliest Galaxies|url = http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2004/07/|accessdate = 2008-12-27}}</ref>。誕生後4–5億年の[[銀河]]が、1万個以上も映し出されており、通常の渦巻銀河や楕円銀河に混じるようにして奇妙な形の銀河も多数映し出されており、宇宙初期の混沌の中で銀河同士が影響しあっていた状態が映っている、と考えられている。（2003年9月24日–2004年1月に[[ハッブル宇宙望遠鏡]]のデータを集めるかたちで撮影）。高解像度画像を選択し[http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2f/Hubble_ultra_deep_field.jpg]、（PCのブラウザで閲覧なら）最後に + 印の虫眼鏡ポインタで画像を押せば特大写真になり、ひとつひとつの銀河をはっきりと見ることができる。 ]]

== 意味 ==
「宇宙」という言葉の確定した起源や意味は不明だが、次のような説がある。

* 「宇」は「天地四方上下」（つまり上下前後左右、三次元[[空間]]全体）「宙」は「往古来今」（つまり[[過去]]・[[現在]]・[[未来]]、[[時間]]全体）を意味し、「宇宙」で[[時空]]（時間と空間）の全体を意味する（[[漢]]代の書物・「[[淮南子]]斉俗訓」）。
* 「宇」は「天」、「宙」は「地」を意味し、「宇宙」で「[[天地]]」のことを表す。

それぞれの観点から見た場合の「宇宙」の定義には、以下のようなものがある。

哲学的・宗教的観点から見た場合、宇宙全体の一部でありながら全体と類似したものを「小宇宙」と呼ぶのに対して、宇宙全体のことを「大宇宙」と呼ぶ。

[[天文学]]的観点から見た場合、「宇宙」はすべての[[天体]]・空間を含む領域をいう。[[銀河]]のことを「小宇宙」と呼ぶのに対して「大宇宙」ともいう。

一説には観測できる領域は[[宇宙の地平線]]の内側に限定されるが、大宇宙はそれよりはるかに大きいと考えられている。

[[物理学]]的観点から見た場合、「宇宙」は物質・エネルギーを含む[[時空連続体]]のまとまりである。

現代物理学における「宇宙」は、物理学的な「世界」全体ではなく、生成・膨張・収縮・消滅する物理系の一つである。理論的には無数の宇宙が生成・消滅を繰り返しているとも考えられている。

「地球の[[大気圏]]外の空間」という意味では、[[国際航空連盟]] (FAI) の規定によると高度 100 km 以上のことを指す。[[アメリカ軍]]では高度50ノーチカルマイル (92.6 km) 以上の高空を「宇宙」と定めている。

== 宇宙論 ==
[[Image:Ptolemaicsystem-small.png|thumb|right|160px|[[ペトルス・アピアヌス]] ([[:en:Petrus Apianus]]) による ''Cosmographia ''。アリストテレスの説に沿ったコスモス像。[[天球]]の多層構造（[[アントワープ]]、1539年）]]
[[Image:Almagest 1.jpeg|right|thumb|160px|『[[アルマゲスト]]』（George of Trebizond による[[ラテン語]]版、1451年頃）]]
{{main|宇宙論}}
宇宙について説明するにあたり、まず人類がどのように宇宙の理解を深めてきたか、おおまかな流れを解説する。

古代から現代にいたるまで世界・宇宙のことは語られて続けている。宇宙に関する説・研究などは[[宇宙論]]と呼ばれている。
古代インドの[[ヴェーダ]]では無からの発生、原初の原人の犠牲による創造、苦行の熱からの創造、といった宇宙生成論があった。[[古代ギリシャ]]では[[ヘシオドス]]の『神統記』に宇宙の根源の[[カオス]]があったとする記述があったが、[[ピタゴラス学派]]は宇宙を[[コスモス (宇宙観)|コスモス]]と見なし、[[天文現象]]の背後にひそむ[[数]]的な秩序を説明することを追究した。秩序の説明の追究は、やがて[[エウドクソス]]による、地球を27の層からなる天球が囲んでいる、とする説へとつながり、それはまた[[アリストテレス]]への説へと継承された。2世紀ころの[[クラウディオス・プトレマイオス]]は『[[アルマゲスト]]』において、天球上における天体の動き（[[軌道 (力学)|軌道]]）の数学的な分析を解説した。ヨーロッパ[[中世]]においてもアリストテレスの説に基づいて宇宙は説明された。天球を用いた天体の説明は、その精緻化とともに、そこにおける[[天球]]の数が増えていった。[[ニコラウス・コペルニクス]]は従来の地球を中心とする説（[[地球中心説]]）に対して、[[太陽中心説]]を唱えた。[[アイザック・ニュートン]]は『[[自然哲学の数学的諸原理]]』の第3巻「世界の体系について」において、宇宙の数学的なしくみを説明し、地球上の物体も太陽のまわりをまわる惑星も（それまで知られなかった）[[万有引力]]というものを導入すれば数学的原理を用いて統一的に説明できる、ということを示してみせた（こうした理論体系を構築した背景には[[神学]]的な意図があったとも指摘されている）。ニュートンが同著で[[ユークリッド幾何学]]を用いつつ[[空間|絶対空間]]・絶対時間という概念を導入したため、その後西欧では多くの人々が宇宙を無限に均一に広がる空間だと見なすようになった。しかも静的で安定的なものだと考えていた。20世紀初頭でも科学者も含めてほとんどの人は宇宙は静的だと見なしていた。20世紀になり[[アルベルト・アインシュタイン]]により宇宙の不安定なモデルが提示され、1927年ベルギーの[[司祭]][[ジョルジュ・ルメートル]]が「宇宙は“原始的原子”の“爆発”から始まった」とする説を提唱し、この説が後に「[[ビッグバン]]」と呼ばれるようになり、その説は最初は科学者などからも反発されたものの、やがて徐々に受け入れられるようになり、今日では多くの科学者が支持する「標準的宇宙論モデル」を構成する要素になっている。

おおむねこうして形成された現代の宇宙論であるが、今日でも日々新たな発見はなされており、今後も説明の枠組み、様々な推定値等々が改定されてゆく可能性はある、とされている。よって宇宙に関する説は、必ずしも確定的ではなく、異論も多数あり、現段階で支持者の多い説が将来、事実ではなかったと判明する可能性もあるが、便宜上、現段階で大多数の科学者に支持されている説明を主として、以下の説明を行う。

== 現代宇宙論 ==
{{Physical cosmology}}
=== 宇宙の大きさ ===
{{ external media
| width  = 300px
| align  = right
| video1 = [http://www.youtube.com/watch?v=17jymDn0W6U 宇宙の大きさ] - 2009年時点の科学的知識に基づき、宇宙背景放射が放射された面までの宇宙全体を光行距離で描いた動画 （2009年12月、[[アメリカ自然史博物館]]）
}}
宇宙の大きさについては、まだ分かっていないことが多い。宇宙の大きさを考える場合、地球から理論上観測可能な領域（[[観測可能な宇宙]]）と、それを超える領域全体のどちらを考えるかに注意する必要がある。通常、宇宙と言えば前者を指すことが多く、「宇宙の果て」と言えば前者の観測可能な限界ライン（[[事象の地平面|宇宙の地平線]]）のことを指す。前者の大きさ、すなわち人類に分かっている範囲だけに限った場合、半径約450億[[光年]]の球状の範囲である。この大きさは[[赤方偏移]]から計算された理論上の値であり直接の観測によって正確に分かっているわけではない。宇宙の大きさをそこに含まれるものとの比較によって感じてもらうために挙げると、典型的な[[銀河]]の直径でもわずか3万光年にすぎない。隣どうしの銀河の間の典型的な距離はわずか300万光年にすぎない<ref>Rindler (1977), p.196.</ref>。例えば、我々人類が属している[[銀河系|天の川銀河]]はざっと10万光年の直径であり<ref>{{cite web
 | last = Christian
 | first = Eric
 | last2 = Samar
 | first2 = Safi-Harb
 | title = How large is the Milky Way?
 | url=http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/980317b.html
 | accessdate = 2007-11-28 }}</ref>、我々の銀河に最も近い銀河の[[アンドロメダ銀河]]はおよそ250万光年離れている<ref>{{cite journal
 | author=I. Ribas, C. Jordi, F. Vilardell, E.L. Fitzpatrick, R.W. Hilditch, F. Edward
 | title=First Determination of the Distance and Fundamental Properties of an Eclipsing Binary in the Andromeda Galaxy
 | journal=Astrophysical Journal
 | year=2005
 |volume=635
 | pages=L37–L40
 | url=http://adsabs.harvard.edu/abs/2005ApJ...635L..37R
 | doi = 10.1086/499161
}}<br />{{cite journal
 | author=McConnachie, A. W.; Irwin, M. J.; Ferguson, A. M. N.; Ibata, R. A.; Lewis, G. F.; Tanvir, N.
 | title=Distances and metallicities for 17 Local Group galaxies
 | journal=Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
 | year=2005
 |volume=356
 |issue=4
 | pages=979–997
 | url=http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=2005MNRAS.356..979M
 | doi = 10.1111/j.1365-2966.2004.08514.x
}}</ref>。観測可能な宇宙の範囲内だけでもおそらく1000億個（10<sup>11</sup>個）の銀河が存在している<ref>{{cite web | last = Mackie | first = Glen |date= February 1, 2002 | url = http://astronomy.swin.edu.au/~gmackie/billions.html | title = To see the Universe in a Grain of Taranaki Sand | publisher = Swinburne University | accessdate = 2006-12-20 }}</ref> 。

《地球上から見ることができる宇宙の大きさ》とは、我々[[人間]]が物理的に観測可能な宇宙の時空の最大範囲を指す表現である。宇宙は膨張し続けているため、宇宙の大きさを表現するにはいくつかの単位がある。（{{仮リンク|距離測度|en|distance measures (cosmology)}}も参照のこと）
「光を含む電磁波により人類が地球から[[観測可能な宇宙]]の果て」と言うと、我々が観測できる光のなかでも、最も古い時代に光が放たれた空間のことを指している。この空間から光が放たれたとき、つまり約138億年前（[[宇宙の晴れ上がり]]直後）、この空間（=観測可能な宇宙の果て）は地球がある位置から（地球を中心とする全方向に宇宙論的固有距離において）約4100万[[光年]]離れたところにあった。そして当時この空間は、地球の位置から、光の約60倍の速度<ref group="注釈">ここでいう「速度」の大きさとは地球のある位置から対象までの宇宙論的固有距離を宇宙時間で微分したものである。以下、「宇宙の大きさ」の項目における「速度」および「速さ」はこの定義に準ずる。</ref>で遠ざかっていた、とされる。この空間までの現在の距離である{{仮リンク|共動距離|en|Comoving_distance}}は、約450億光年<ref group="注釈">450億光年先の空間は現在における光子の[[事象の地平面#宇宙の地平面|粒子的地平面]]である。
</ref>と推定されている。<ref>[http://www.nao.ac.jp/study/uchuzu/rule.html 「宇宙図の見方」]（国立天文台）</ref>宇宙の晴れ上がりの直後から約138億年の間に、宇宙は約1090倍程度に膨張したと考えられている。この空間は現在、光速の約3.5倍の速度で地球から遠ざかっており<ref group="注釈">宇宙の膨張は空間自体の膨張であるため、光速を超えることも可能である</ref>、かつ宇宙が生まれてから現在に至るまで（その膨張速度は）常に超光速を保っている。つまり現在我々が[[電磁波]]によって観測できる天体の中には、その天体が生まれてから現在に至るまで常に超光速の後退速度となるものが存在する<ref>[http://www.nao.ac.jp/study/uchuzu/rule.html 「宇宙図の見方」/光速を超えて遠ざかる星々]（国立天文台）</ref>。

「天体から放たれた[[光]]が地球にたどり着くまでの時間に光速をかけたもの」は{{仮リンク|光行距離|en|Distance measures (cosmology)}}と呼ばれている<ref  group="注釈">「光行距離」は現代[[中国語]]での表現。日本語ではまだ Light travel distance の定訳はない。中国語でも Comoving distance の訳語は「共動距離」である。</ref>。これは光が地球に届くまでの間に、光の旅した道のりを表す。光行距離では、[[電磁波]]により観測される宇宙<ref group="注釈">電磁波による観測に制限されない、観測可能な宇宙との違いに注意。</ref>の果てから地球までの光の旅した道のりは約138億光年と推定されている。これは光速に宇宙の年齢をかけたものだが、この値は先に述べた2つの距離（450億光年、4100万光年）と値が異なっている。なぜならば、光が地球に届く間に宇宙が膨張し、そのため光の道のりが延び、また光を放った空間が遠ざかるからである。つまり光行距離はある時刻における空間上の2点間の距離を指し示すものではない。天文学では光行距離を天体までの距離とみなすことが多いが、それは現在の天体までの距離や、天体が光を放ったときの天体までの距離を示すものではない。それはあくまで、我々に届く光が旅した道のりである。

まとめると、現在我々が観測することができる最も古い時代に放たれた光は、約138億年前に約4100万光年離れた空間から放たれた光である。そしてその（光源がある）空間は、現在450億光年かなたにあり、光は138億年かけて138億光年の道のりを旅してきた、ということである。わずか4100万光年の距離を光が進むのに138億年もの時間を費やしたのは宇宙の膨張が地球への接近を阻んだためである（これは、流れの速い川を上流へ向かう船がなかなか前に進めないことと似ている。宇宙空間の膨張は一般相対性理論より導かれる。よって電磁波の媒質である空間の膨張により地球を基点としたときの、地球から離れた場所にある光の速度が変化しても特殊相対性理論における「光速度不変の法則」とは矛盾しない）。

我々の観測可能な領域を超える宇宙は、共動距離的な意味の場合、[[インフレーション理論]]に基づき、より広大であろうと予想されているが、いまだその大きさが[[有限]]なのか[[無限]]なのかすらわかっていない{{要出典|date=2011年3月}}。宇宙の大きさは、誕生から現在までの膨張速度にもよるが、[[レオナルド・サスキンド]]はインフレーション直後の宇宙の大きさは有限ながらも、<math>10^{10^{10^{122}}}</math>光年という非常に大きな値を解の1つに得ている。宇宙の大きさが有限の場合、空間は閉じており、直進すれば宇宙を1周することになる。無限であるとすれば永久に元の場所に戻ることはないが、確率的には十分遠方に至れば地球周辺と原子配置が同一の領域が存在すると言える。この領域に到達した時点で実質的に宇宙を周回したことと同じ効果があり、無限宇宙は矛盾する。


=== 宇宙の年齢 ===
宇宙の年齢は、[[アメリカ航空宇宙局|NASA]]の宇宙探査機[[WMAP]]による[[宇宙マイクロ波背景放射]]の観測値を根拠に計算したものによると、約137億歳（正確には、13.772 ± 0.059 Gyr）と推定されている<ref>{{cite web | title = Nine-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)
Observations: Final Maps and Results | url=http://arxiv.org/pdf/1212.5225v1.pdf|format=PDF|accessdate=2013-01-29}}</ref> 。この値は、他の[[放射年代測定]]を根拠に計算された110–200億歳<ref>{{cite web
 | author =Britt RR
 | title =Age of Universe Revised, Again
 | publisher =[[space.com]]
 | date = 2003-01-03
 | url = http://www.space.com/scienceastronomy/age_universe_030103.html
 | accessdate = 2007-01-08}}</ref>や130–150億歳<ref>{{cite web
 | author = Wright EL
 | title =Age of the Universe
 | publisher =[[UCLA]]
 | year = 2005
 | url = http://www.astro.ucla.edu/~wright/age.html
 | accessdate = 2007-01-08
}}<br />{{cite journal
 | author = Krauss LM, Chaboyer B
 | title =Age Estimates of Globular Clusters in the Milky Way: Constraints on Cosmology
 | journal =[[Science (journal)|Science]]
 | volume = 299
 | issue = 5603
 | pages = 65–69
 | publisher =American Association for the Advancement of Science
 | date = 3 January 2003
 | url = http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/299/5603/65?ijkey=3D7y0Qonz=GO7ig.&keytype=3Dref&siteid=3Dsci
 | accessdate = 2007-01-08
 | doi =10.1126/science.1075631
 | pmid =12511641}}</ref>とする大雑把な推定値とも合致している（矛盾していない）。

2013年3月21日、[[欧州宇宙機関]](ESA)は「宇宙の誕生時期がこれまでの通説より1億年古い、約138億年前（正確には、13.798 ± 0.037 Gyr）である<ref>{{cite web | title = Planck 2013 results. XVI. Cosmological parameters | url=http://arxiv.org/pdf/1303.5076v1.pdf|format=PDF|accessdate=2013-06-08}}</ref>」と発表した。ESAの人工衛星[[プランク_(人工衛星)|プランク]]が、これまでで最高の精度で宇宙マイクロ波背景放射を観測し、そのデータから作成した初期の宇宙の温度分布をもとに結果を算出した結果である。

=== 宇宙の成分 ===

[[File:DMPie 2013.svg|thumb|right|250px|原子でできている通常の物質は宇宙全体の5%にも満たない。]]

宇宙は何でできているか、またその占める割合については、以下のように考えられている<ref>{{cite web
 | publisher = [[欧州宇宙機関|ESA]]
 | title = Planck reveals an almost perfect Universe
 | date = 2013-03-21
 | url = http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Planck/Planck_reveals_an_almost_perfect_Universe
 | accessdate = 2013-07-07
}}</ref>。

* [[ダークエネルギー]]： 68.3%
* [[暗黒物質]]（ダークマター）： 26.8%
* [[原子]]： 4.9%

この値は、[[宇宙マイクロ波背景放射]]を観測する宇宙探査機[[WMAP]]や人工衛星[[プランク (人工衛星)|プランク]]の観測によって、2003年以降精度が高められてきた。

宇宙にある星や銀河、銀河間ガスは原子でできているが、宇宙にあるすべての原子をかき集めても全エネルギーの4.9%程度にしかならない。残りの95%は、原子以外のものと考えられていて、そのうちの一つが暗黒物質、もう一つがダークエネルギーである。宇宙の大部分を占めるとされる暗黒物質とダークエネルギーは、どちらも存在は予言されているものの、正体はよく分かっていない。

また、宇宙にある元素は、水素原子が93.3%を、ヘリウム原子が6.49%を占める。<ref>「徹底図解　宇宙のしくみ」、[[新星出版社]]、2006年、p39</ref>

=== 宇宙の膨張 ===
現在、宇宙は膨張をしている、と見なされている。だが、20世紀初頭、人々は宇宙は静的で定常であると見なしていた。

[[1915年]]に[[アルベルト・アインシュタイン]]が[[一般相対性理論]]を発表し、そこには[[エネルギー]]と[[時空]]の曲率の間の関係を記述する重力場方程式（[[アインシュタイン方程式]]）があった。これを受けて、「宇宙は一様・等方である」とする[[宇宙原理]]を満たすようなアインシュタイン方程式の解が、アインシュタイン自身や[[ウィレム・ド・ジッター]]、[[アレクサンドル・フリードマン]]、[[ジョルジュ・ルメートル]]らによって導かれたが、これらの解はいずれも、時間とともに宇宙が膨張または収縮することを示していた。

当初、アインシュタインは宇宙は定常であると考えていたため、自分が見つけた解に定数（[[宇宙定数]]）を加えることで宇宙が定常になるように式に手直しを加えた。だが後にこの考え方を撤回した。

[[1929年]]に[[エドウィン・ハッブル]]が遠方の銀河の後退速度を観測し、距離が遠い銀河ほど大きな速度で地球から遠ざかっていることを発見した（[[ハッブルの法則]]）。つまり、ハッブルによって実際に宇宙の膨張が[[観測]]され、それにより《膨張する宇宙》という概念が定着したのである。

==== 膨張の中心 ====
無数の銀河がほぼ一様に分布していて、その距離に比例した速度で遠ざかっているように見えるが、これはわれわれ太陽系が宇宙の中心だからではなく、たとえいずれの銀河から見たとしても、これと同様に見える、という。それは、すべての天体を含む宇宙全体が膨張しているからである、と考えられている（膨張宇宙論）。「[[宇宙原理]]を採用すれば、宇宙には果てがない」と言う。よってこれを信じれば、宇宙膨張の中心は存在しない。銀河の後退速度が[[光速]]に等しくなる距離は、宇宙論的固有距離において地球から約150億光年のところとなる。宇宙年齢に光速をかけた距離とこの距離が近似するのは偶然である。ここまでの距離はハッブル距離、あるいはハッブル半径と呼ばれるが、これは宇宙の地平面（宇宙の事象の地平面、あるいは粒子的地平面）ではない。光速を超えて遠ざかる天体は赤方偏移Z=1.6程度の天体と考えられるが、この値を超える天体はすでに1000個程度観測されている。

=== 宇宙の誕生 ===
[[ファイル:Universe expansion.png|thumb|220px|[[ビッグバン]]理論では、宇宙は極端な高温高密度の状態で生まれたとされる（下）。その後、[[空間]]自体が時間の経過とともに膨張し、[[銀河]]はそれに乗って互いに離れていく（中、上）]]
現在支持者が最も多い[[ビッグバン理論]]（ビッグバン仮説）では、宇宙の始まりは[[ビッグバン]]と呼ばれる大爆発であったとされている。

[[ハッブルの法則]]によると、地球から遠ざかる天体の速さは地球からの距離に比例している。そのため、逆に時間を遡れば、過去のある時点ではすべての天体は1点に集まっていた、つまり宇宙全体が非常に小さく高温・高密度の状態にあった、と推定される。

このような初期宇宙のモデルは「ビッグバン・モデル」と呼ばれ、1940年代に[[ジョージ・ガモフ]]によって提唱された。

その後、[[1965年]]に[[アーノ・ペンジアス]]と[[ロバート・ウッドロウ・ウィルソン|ロバート・W・ウィルソン]]によって、宇宙のあらゆる方角から絶対温度3度の黒体放射に相当するマイクロ波が放射されていることが発見された（[[宇宙背景放射]]）。これは、宇宙初期の高温な時代に放たれた熱放射の名残であると考えられ、ビッグバン・モデルの正しさを裏付ける証拠であるとされている。

しかしその後、宇宙の[[地平線問題]]や[[平坦性問題]]といった、初期の単純なビッグバン理論では説明できない問題が出てきたため、これらを解決する理論として1980年代に[[インフレーション理論]]が提唱され、ビッグバン以前に急激な膨張（インフレーション）が起こった、とされるようになった<ref>[http://www.nao.ac.jp/study/uchuzu/univ01.html 「宇宙はどのように生まれたのか？」]（国立天文台）</ref>。

=== 宇宙の未来 ===
膨張する宇宙がこの先どのような運命をたどるかは、[[アインシュタイン方程式]]の解である[[宇宙モデル]]によって異なる。

一般に、一様等方という[[宇宙原理]]を満たすような[[宇宙の形]]には、空間の曲率が0の平坦な宇宙、曲率が正の閉じた宇宙、曲率が負の開いた宇宙の3通りが可能である。

平坦な宇宙か開いた宇宙であれば宇宙は永遠に膨張を続ける。閉じた宇宙であればある時点で膨張が収縮に転じ、やがて大きさ0につぶれる（[[ビッグクランチ]]）。

[[2005年]]時点での最新の観測結果によれば、宇宙は平坦な時空であり、このまま引き続き広がり続け、止まることはないと考えられている。

宇宙の年齢・大きさの項目とも関連するが、平坦な宇宙や開いた宇宙の体積は無限大であり、このような宇宙では宇宙誕生当初から体積は無限大である。これは、宇宙が[[素粒子]]よりも小さな大きさから膨張を始めたという[[ビッグバン]]宇宙論や[[インフレーション宇宙論]]と相容れない点である。無限から無限への膨張は矛盾しないが有限から無限への膨張には少なくとも1度は無限大の膨張速度が必要であり[[インフレーション宇宙論]]においても説明できない。一方で「誕生直後の宇宙は極小」とは、現在の「観測可能な宇宙」が極小、との見解もある<ref>雑誌[[ニュートン_(雑誌)|ニュートン]] 2013年4月号</ref>。この場合、観測可能な宇宙が「プランプ長」の時代（プランク時代)においても既に宇宙区間全体が極大･もしくは無限大であった可能性がある。ただし「開いた宇宙」は現在有限（で閉じた）宇宙だが永久に膨張を続けるという意味で時空的に無限という意味合いで使われることもある。この場合は膨張速度無限大の問題は生じない。

宇宙が平坦であり永遠に膨張を続けるということは、最終的に宇宙は[[絶対零度]]に向かって永遠に冷却し続けることを意味する（現在は 3 K、約 −270 {{℃}} だといわれている）。宇宙の終末に関するより詳細な議論については、[[宇宙の終焉]]を参照。

=== 宇宙の歴史 ===
{{main|宇宙の年表}}

=== 宇宙の階層構造 ===
[[ファイル:Andromeda galaxy.jpg|thumb|局部銀河群最大の[[アンドロメダ銀河]]<br/>250万光年の距離]]
[[地球]]は[[惑星]]のひとつであり、いくつかの惑星が[[太陽]]の周りを回っている。太陽とその周りを回る惑星、その周りを回る[[衛星]]、そして[[準惑星]]、[[小惑星]]や[[彗星]]が[[太陽系]]を構成している。

太陽のように自ら光っている星を[[恒星]]という。恒星が集まって[[星団]]を形成し、恒星や星団が集まって[[銀河]]を形成している。銀河に含まれる恒星の数は、小さい銀河で1000万程度、巨大な銀河では100兆個に達するものもあると見られている。

銀河は単独で存在することもあるし、集団で存在することもある。銀河の集団は、[[銀河群]]、[[銀河団]]と呼ばれ、銀河団や[[超銀河団]]の分布が網の目状の[[宇宙の大規模構造]]を形成している。網の目の間の空間には銀河がほとんど存在せず、[[超空洞]]（ボイド）と呼ばれている。

我々の住む銀河は、[[銀河系]]あるいは天の川銀河と呼ばれ、2000億～4000億個の恒星が存在している。天の川銀河は直径10万光年ほどの大きさで、地球から見ると文字通り[[天の川]]となって見える。[[星座]]を形づくるような明るい星は地球の近傍にある星であり、ほとんどは数光年から千数百光年ほどの距離にある。

天の川銀河の所属する銀河群は[[局部銀河群]]と呼ばれ、局部銀河群は[[おとめ座超銀河団]]の一員である。また、おとめ座超銀河団は、[[うお座・くじら座超銀河団Complex]]に含まれる。

地球から観測可能な範囲（光が届く範囲）には、少なくとも1700億個の銀河が存在すると考えられている。

=== メガパーセク ===
天文的な距離を表すのには[[光年]]がよく用いられるが、銀河団間の距離や宇宙の構造を取り扱う場合には[[メガパーセク]] (Mpc) が使われることがある。1メガパーセクは326万光年。

* [[共動距離]]（宇宙膨張を考慮した最大観測可能距離）：14300 Mpc
* 見かけ上の最大観測可能距離：4200 Mpc
* 各[[クエーサー]]までの距離：240–5500 Mpc 
* [[シャプレー超銀河団]]までの距離：200 Mpc
* [[かみのけ座銀河団]]までの距離：90 Mpc
* [[ケンタウルス座銀河団]]までの距離：48 Mpc
* [[超空洞]]ボイドの直径：11–150 Mpc
* [[おとめ座銀河団]]までの平均距離：20 Mpc
* [[アンドロメダ銀河]]までの距離：0.7 Mpc
* [[銀河系]]の直径：0.03 Mpc

== 平行宇宙 ==
{{main|多元宇宙論}}
我々の住む宇宙となんらかの係わり合いがあるような平行宇宙、もしくはその存在が確かめられそうな平行宇宙は、十分に議論の対象となる。理論物理学の世界では、[[エヴェレットの多世界解釈]]に代表されるような[[多元宇宙論]]が、いくつか知られている。
{{節stub}}

== 人類の宇宙観 ==
{{右|
[[ファイル:Cellarius ptolemaic system.jpg|thumb|150px|[[クラウディオス・プトレマイオス|プトレマイオス]]の説にもとづいて作られた宇宙モデル]]
[[ファイル:Astrolabium.jpg|thumb|150px|1208年のアラビアの[[アストロラーベ]] ]]
}}
以下の各項目を参照。
* [[天動説]]
* [[地動説]]
* [[蓋天説]]
* [[渾天説]]
* [[宣夜説]]

== 宇宙の観測・開発 ==
* [[望遠鏡]]の発明
* [[宇宙開発]]

== 脚注 ==
=== 注釈 ===
{{脚注ヘルプ}}
{{Reflist|group="注釈"|2}}

=== 出典 ===
{{脚注ヘルプ}}
{{Reflist|3}}

== 関連項目 ==
{{Wiktionary|宇宙}}
{{Commons&cat|Space|Space}}
* [[宇宙論]] - [[時空]] - [[相対性理論]] - [[事象の地平面]]
* [[天文学]] - [[天体]] - [[銀河系]]（[[天の川|天の川銀河]]） - [[恒星]] - [[惑星]]
* [[宇宙基本法]] - [[宇宙船]]
* [[光速]] - [[ブラックホール]] - [[ホワイトホール]]

== 外部リンク ==
* [http://spaceinfo.jaxa.jp/ 宇宙航空研究開発機構（JAXA） 宇宙情報センター]
* [http://www.nao.ac.jp/study/uchuzu/index.html 国立天文台 宇宙図]

{{自然}}
{{地球の位置}}
{{DEFAULTSORT:うちゆう}}
[[Category:宇宙|*]]
[[Category:天文学に関する記事]]