[論文レビュー] Hubble's Cosmology: From a Finite Expanding Universe to a Static Endless Universe

A. K. T. Assis, Marcos César Danhoni Neves+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 27, 2008

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 12被引用数 6

ひとこと要約

本稿はエドウィン・ハッブルの変化する宇宙論的見解を分析し、1929年の赤方偏移-距離相関の発見にもかかわらず、ビッグバンモデルに対して懐疑的であったことを示している。彼の非公開の著作や手紙を検討することで、著者たちはハッブルが慎重に静的かつ無限の宇宙を好んだこと、赤方偏移の代替的説明として「衰え光（tired light）」を検討したことを明らかにしている。これは、拡張宇宙のパラダイムが主流となったのに対し、反するものである。

ABSTRACT

We analyze Hubble's approach to cosmology. In 1929 he accepted a finite expanding universe in order to explain the redshifts of distant galaxies. Later on he turned to an infinite stationary universe due to observational constraints. We show, by quoting his works, that he remained cautiously against the big bang until the end of his life.

研究の動機と目的

• 彼の非公開の文章や手紙に基づいて、エドウィン・ハッブルの宇宙論的見解を再評価し、彼がビッグバンモデルを支持したという一般的な物語に反論すること。
• 1929年の赤方偏移-距離関係がビッグバン理論の基盤となったにもかかわらず、なぜハッブルが拡張宇宙モデルに対して懐疑的であったかを調査すること。
• ハッブルが静的かつ無限の宇宙を拡張宇宙よりも好んだ理由となった観測的・理論的制約を検討すること。
• 特に、フリーツ・ツヴィッキーの「衰え光」仮説を含む、赤方偏移の代替的メカニズムへのハッブルの開かれた姿勢を評価すること。これは相対論的でない赤方偏移の説明としてのものである。
• ハッブルの科学的アプローチ—実証的証拠と慎重さに根ざしたもの—が、後に理論的に統合されたビッグバンモデルとはどのように対照的であるかを強調すること。

提案手法

• 1920年代から1950年代にかけてのハッブルのオリジナル出版物、非公開原稿、手紙の分析を通じて、彼の変化する宇宙論的推論を再構築すること。
• 赤方偏移の解釈に関するハッブル自身の発言、特に1942年のレシオネーション速度の推定値 v/c = 1/7 を引用することで、彼が極端な速度に不快感を抱いていたことを示すこと。
• 静的モデルと拡張モデルの予測を比較するためのハッブルの「数の効果」テスト（現代のトールマンの表面輝度テストに相当）の評価。
• 彼が測定したハッブル定数（約500 km/s/Mpc）に基づく、年齢と曲率に関する拡張宇宙の批判の評価。この値は若い、非常に曲がった宇宙を示唆しており、大規模均一性と矛盾する。
• 銀河の数え上げと大規模均一性が、閉じた拡張宇宙よりも平坦で静的宇宙の下でより自然に説明できるとハッブルが主張した点の検討。
• ラカトスの科学哲学を用いて、現代のビッグバン宇宙論における便宜的仮説の増加が、ハッブルの実証的根拠に基づく方法論とは一致しないことを枠組みづけること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜエドウィン・ハッブルは、彼の1929年の赤方偏移-距離発見がビッグバンモデルの基盤となったにもかかわらず、ビッグバンモデルに対して懐疑的であったのか？
• RQ2 どのような観測的・理論的制約が、ハッブルが拡張宇宙よりも静的かつ無限の宇宙を好んだのか？
• RQ3 ハッブルの赤方偏移の解釈は、速度シフトから「衰え光」のような代替的メカニズムを検討する方向へどのように進化したのか？
• RQ4 ハッブルの科学的アプローチは、理論的先入観よりも実証的証拠にどれほど適合していたのか？
• RQ5 現代のビッグバン宇宙論における便宜的仮説の増加は、ハッブルの慎重で証拠に基づいたアプローチとどのように対比されるのか？

主な発見

• ハッブルは1929年に一時的に有限で拡張する宇宙を受け入れて赤方偏移を説明したが、後に極端な後退速度（v/c = 1/7までに達する）が既知の天体物理学的スピードを超えていたため、これを拒否した。
• ハッブルの「数の効果」（赤方偏移における銀河の表面輝度）は、観測的不確実性の範囲内で静的宇宙をわずかに支持しており、現代のトールマンテストと一致する。
• 彼は自身が測定したハッブル定数（約500 km/s/Mpc）が、若い、非常に曲がった宇宙を示唆しており、大規模均一性と矛盾すると懸念した。
• 彼は、大規模スケールでの均一な銀河分布が、曲がった拡張宇宙よりも平坦で静的宇宙の下でより自然に説明できると主張した。
• ハッブルはフリーツ・ツヴィッキーの「衰え光」メカニズムを、拡張を伴わない赤方偏移の説明として真剣に検討した。彼はこれを「爆発的宇宙」ほど驚くべき発見だと呼んだ。
• 彼の代替的モデルへの開放的姿勢にもかかわらず、彼は「衰え光」の証拠を発見することを予期していなかったが、「見つけたら歓迎する」と述べ、理論的好みよりも実証的検証へのコミットメントを強調した。