成長
A:「星の平均後退速度Vと距離xなんて、かなりバラツキが大きいのに、比例関係が出てくるなんて、よく思い付いたもんだ。 v(t)=h(t)・x(t)から何か導きだせないの?」
G:「星の質量をmとすると、運動量pはm・γ・vだから(1/γ=√(1−β^2))、
固有時間τで微分すると、この式(*1)が出せるわ。」
A:「運動量pが時間によらず一定なら、dh/dτ=−γ・h^2だから、すぐに解ける(*2)。
h0・tが1よりずっと大きい場合には、h=1/tが出るね。」
G:「(dp/dτ)/p=A(τ)の場合には、この式(*3)がでるわ。
dh/dτ=γ・dh/dtだから、dh/dt=h・(A/γーh)
h>0で、hがA/γより小さいと、dh/dt>0だから加速膨張ってこと。」
A:「hがA/γより大きい場合には、dh/dt<0だから減速膨張か。」
G:「Aが定数の場合、h(t)は有名なロジスティック関数で(*4)、人口統計なんかに使われる関数よ。
宇宙の成長カープ。」
A:「h=A/γのときが臨界か。
このまま宇宙がどんどん膨張していったら、夜中に空を見上げても、星なんか見られなくなってしまう。
1年に1度しか逢えない牽牛(アルタイル)と織姫(ベガ)との長距離恋愛も、お互いに切ない気持ちになってしまう。」
G:「そんなことは心配ご無用。その前に太陽の寿命は尽きてるから。」
A:「まったくもう、すぐに現実へ引き戻そうとする。君はロマンてものが感じとれないのかな。」
G:「それなら、現実逃避論でも勉強すればいいでしょ。」
(*1)
dp/dτ=m・γ・((dh/dτ)・x+h・(dx/dτ))
=(p/h)・(dh/dτ+γ・h^2) cf) dx/dτ=γ・dx/dt=γ・h・x
∴ (dp/dτ)/p=(dh/dτ+γ・h^2)/h
(*2)
−∫(1/h^2)dh = ∫dt
h0=h(0)として、 h(t)=h0/(1+h0・t)
(*3)
dh/dτ=A・h−γ・h^2=h・(A−γ・h)
(*4)
h(t)=(A/γ)/(1+((A/γ/h0)−1)・exp(ーA・t))