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日記

ブラックホールに新理論。事象の地平面は存在しない? 66

ストーリー by nagazou
なるほどわからん 部門より
ブラックホールには「事象の地平面(イベント・ホライズン)」があるといわれてきたが、理化学研究所はこれまでの考えとは異なる研究結果を発表した。曰く、「ブラックホールは事象の地平面を持たない高密度な物体である」とするものらしい(理研MDPIナゾロジーITmedia)。

従来のブラックホール理論が一般相対性理論を元にしているのに対し、新たな理論では一般相対性理論と量子力学がベースになっているそうだ。これによってブラックホールの重大な未解決問題の1つ「ブラックホール情報パラドックス」も解決できるらしい。

jizou 曰く、

理化学研究所の発表

蒸発するブラックホールの内部を理論的に記述 -ブラックホールは未来の大容量情報ストレージ?-

相対性理論をもとに想定されたイベントホライズンを、
量子力学側で見つけられたホーキング輻射を加味して見直したら、
特異点を考慮しなくてもよくなったという話らしい。

詳細はわからないのだけれど、ホーキング輻射自体が、
相対性理論の特異点と量子力学をつなぐもののように見えるので、
どこまでが新発見かはわからないのだけれど、
私のような素人には、わかりやすい話にみえる。
大昔に学んだ相対性理論や量子力学の話が、身近なところで出てくるのは結構たのしい。

  • by oshu (25681) on 2020年07月16日 14時01分 (#3853168)

    直感的な常識との整合性もあり、理論先行で尖っているでもなく、何より自然な理解に思える

    --
    敢えて言おう。カスである!と。
    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      直感的な常識って、宇宙論とか量子論に当て嵌めて良いのだろうか…?
      誰のどんな直感なんだよ! ってのもあるしな。

      人間の主観なんてカスみたいなもんじゃないかねぇ。

      • by Anonymous Coward on 2020年07月16日 17時34分 (#3853316)

        直感的な常識:「地球は平らで、太陽が地球の周りを回ってるんですよ」

        宇宙はエーテルで満たされていてだな、...

      • by Anonymous Coward

        肉眼で観測しているレベルの直感とは明らかに反してますよね
        道具越しに観測して整理して解釈して計算して……って続けることでおかしなことが正しく見えてくるのが面白くはあるのですけど

  • 関連リンク (スコア:2, 興味深い)

    by Anonymous Coward on 2020年07月16日 15時53分 (#3853243)

    十数年前のストーリー「ブラックホールは存在しない? [srad.jp]」と
    話が似ているように思えるんだが、
    素人には何が違うのか分からん。

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      ホントだそっくり。
      事象の地平面は出来ないが、事象の地平面のようなものは出来る、って辺りも同じかな。
      玉葱の皮モデルを使ってるのが新機軸?

      • by Anonymous Coward

        >玉葱の皮モデルを使ってるのが新機軸?

        以前のPhys. Rev. Dのも似たような計算法。球殻一枚で計算してる。
        今回の方が量子論的な効果の取り込み方がちょっと違う?
        ただ、本質的なところで全く新しいか、というとぱっと見そういう感じでもないかも……

  • by Anonymous Coward on 2020年07月15日 11時11分 (#3852329)

    ブラックホールでは無いが、半径が徐々にシュバルツシルト半径に収束していく天体を考えてみると
    量子力学などの理論が使えるので、それらを使って研究を進めていくと
    ブラックホールとしての特徴を有していることが今回判明した。

    ということのようです。

    もっと研究が進めば、ブラックホールとの類似度や相違点がもっと見えてくるので、
    そこからブラックホールの特徴とかが見つめ直されることになるかもしれませんね。

    ここに返信
    • by Anonymous Coward on 2020年07月16日 20時53分 (#3853430)

      ちょっとオフトピ。シュバルツシルト半径に関して。
      ドイツ語でシュバルツは黒、シルトは盾。
      「黒き盾」か。英語ならブラック・シールドかな?
      詩的な用語じゃないか、でもなんで独語なんだ?って思ってたら
      提唱した学者の苗字がシュバルツシルトだったでござる。

      # はまりすぎ

    • by Anonymous Coward

      ただの星っていうことでいいの?

  • …と思って読んだら、特異点も現れないという。

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2020年07月16日 14時20分 (#3853175)
    玄人志向 「『玄箱』をバージョンアップして『玄穴』を売り出すんだ!」
    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      それがあのおっさんのサングラスなんですよ

    • by Anonymous Coward

      一方、ライナスは
      /dev/nullを使った。

      • by Anonymous Coward

        読んだときにEOF返さなくてタイムアウトするようにしないと

      • by Anonymous Coward

        ライナスって誰だよ?

        • by Anonymous Coward

          毛布持ってるやつ

          • by hirano (13505) on 2020年07月16日 15時22分 (#3853219) ホームページ

            説明しよう。ライナス Linus van Pelt は「ピーナッツ」(スヌーピーも出てくる)
            に登場する人物で、いつも毛布を持っている。 (...と書こうとしたらもう先に書かれた)
            リーナス・ベネディクト・トーバルズ(Linus Benedict Torvalds)は Linux作者。
            これリーナスと読む人とライナスと読む人がいるだろうけど、
            Linuxの人といえばみなさん「リーナス」で定着してますか?あれ、ライナスと読む人は少数派?

            • by Anonymous Coward
              その前に、Linuxはリナックスなのかリヌックスなのかライナックスなのかは決まったの?
  • by Anonymous Coward on 2020年07月16日 15時10分 (#3853208)

    宇宙が栗まんじゅう由来のブラックホールだらけになるわけか

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      栗まんじゅう会社廃業の危機だな。

  • by Anonymous Coward on 2020年07月16日 15時10分 (#3853209)

    中心点は高密度で素粒子レベルまでほどかれてまとまっているのなら
    物質の存在自体が
    有るかもしれないし
    無いかもしれないし
    ある範囲内のどこかに現れるかもしれない
    という状態になるのではないでしょうか

    この状態であれば無尽蔵に吸い込めますし
    限度を超えて有る状態が増えてしまえば弾けてしまう

    量子的特性としてそのような実態で有るかもしれないし無いかもしれない

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      (主に中央あたりにあるはずの)特異点ならばそんな感じですが、事象の地平面ってのはあくまで脱出速度が光速を越えてしまっただけで、そこまで時空がとんでもなく歪まないものも含む概念です。
      極端なことを言えば、超超超巨大なブラックホールであれば、事象の地平面での”重力”が1Gしかない、というのも計算上想定できます。(この宇宙にあるかどうかはさておき)

      ”表面”とされる事象の地平面は、別に「内側は高密度の物質、外側はすかすかの宇宙空間」というわけじゃないんです。明確に性質が異なるナニカの境界面、ではなくて、ちょっと手前もちょっと内側もすげぇ時空が曲がった空間、でしかありません。

  • by Anonymous Coward on 2020年07月16日 15時12分 (#3853211)

    オニオン状に層を分割して計算していて、

    ・ある層(N番目の層)から見た事象の地平面はN層目より内側で、N層自体がその中に落ち込むより蒸発する効果が効くんで内部に落ち込むことは無い

    ・もっと外側の層(M番目の層)から見た事象の地平面は同様にM層目より内側だけど、重力ポテンシャルにカウントする「内側」の層が増えるので、実はN層目は(M層目から見ると)事象の地平面の中にある

    ってなってるんだけど、これ、事象の地平面が無いって言ってもいいもんなんだろうか。
    落ち込んでいく本人たちからすると確かに到達しないんだが、外から見るとすでに落ち込んでんだよな。

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      論文を読みこなせてなくて解釈された二次情報からの類推しかできないんですが、
      「事象の地平面がない」ではなく「事象の地平面を越える、ということがない」と伝わらなきゃいけなかったのに前者にされてしまった、のではないかと…。

      昔から疑問に思ってるのは、外部観察者からは「事象の地平面に落ちそうなモノ」が面に触れるまでに無限に等しい時間がかかってるわけで、どうやって「落ちる」ことができるのかと。
      内側に関してはBH形成時に”最初から内側にあった”から仕方ないにしても、外から中に落ちることはできないぞ、と。
      (総体としては「元のBH+落ちたモノの質量が新たなBHとして「より大きな地平面」を表すことになるのは分かるけど、それはモノが内側に入ることを必要としない)
      ”蒸発”するならBHが成長せずむしろ縮小に向かい、落ちることはない。
      ”蒸発”しないBHは「BH近傍の質量」をどんどん増大させつつ、真の(?)事象の地平面は見た目ほどは大きくなっていかないのではないか、と・・・。

      ってのをちゃんと計算してみたのがこの研究なのかなーと。

      • by Anonymous Coward

        でもものがどんどん落ちてBHの質量が大きくなったら、事象の地平面ギリギリの薄皮にいた人たちも気付いたらBHの中だと思うんですけど、それはいいんですかね?
        話は分かる気がするが、俺の頭では詳細が理解しきれない…。

        • by Anonymous Coward

          >ものがどんどん落ちてBHの質量が大きくなったら

          自分の上から降ってくるものに関しては、自分よりも上にある限りは(自分から見た)ブラックホールの質量には影響せず、でももっと外側から見たブラックホールの質量には影響するのでは。
          古典力学で言うところの、「自分より上に球殻があっても、そこからの重力はちょうど打ち消しあうんで力を受けない」とかそういうのみたいな感じで。
          (なので、地球が空洞だと、内部は無重力状態)

        • by Anonymous Coward

          中の人の視点で見ると、事象の地平面は大きくなっては居るが
          同時に事象の地平面の逃げる速度が速くなってる。
          (実際は中の人の時間の進み方が遅くなるので、地平面が逃げる速度が増して見える)
          かな?

          東京から大阪に向かうのだが、大阪に近づくにつれて列車の速度が遅くなってくる。
          大阪までの距離は確かに短くなっているが、大阪到着時間は逆に伸びるので
          まるで大阪が逃げているように見える。

          #あれだ、ファイルコピーすると所要時間が段々増えて、残り1秒になってから、
          #コピー終了までに2時間かかるようなもんだ。(最初30分でコピー終わるって言ったよね?)

        • by Anonymous Coward

          #3853226ですが名乗って(?)もあまり意味はないか…
          そこは計算してみないと分からないところですが、とにかくどの観察者を選ぶかが重要で。
          「外の観察者」からしたら境界がどんどん大きくなっても結局「それを越えるモノ」が見えることは永久にない、んじゃないかと。
          落ちる人、中の人の主観的にも、より外側はちゃっちゃか進んで行くけどより内側はさらに永遠に近く時間が引き延ばされてるんで「外には出られないが面にもたどり着かない」。

          よくこういうこと言うと「外側からは落ちてないように見えても落ちる人の主観的には一瞬で落ちてるんだよ」みたいな反論(外側視点の話してるのに)をされることがあったんですけど、落ちる人から見てもより内側はもっと時間的にネットリしてなかなか落ちないんじゃないかなー、と。

      • by Anonymous Coward

        成長している時はBHの定常解(シュバルツシルト解とか)の話は使えませんよ。定常じゃないから。

  • by Anonymous Coward on 2020年07月16日 16時11分 (#3853257)

    のパラドックスに陥っているように見えるんだが、違いを教えてくれ。  

    理研広報の「落下と蒸発の効果が釣り合って、蒸発が先に生じている分だけ、粒子はシュワルツシルト半径に届きません」の辺り。
    「アキレスが亀が元居た場所に辿りついたとき、亀が先に進んだ分だけ、アキレスは亀に追いつけません」と同じ筋書きに読めてしまう。 

    まだモデルに、重力による落下しか入ってないため、この研究者がどう考えている分からないが、外からマイクロ波背景放射とかのエネルギー供給を
    受けたとき(=蒸発は進まない)、「層」が厚くなるので、仮説の状況が成立しない気がするのだが…。

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      蒸発の話がなければアキレスと亀と同じ筋書き、ですよね。
      アキレスは永遠に追い越せないだけで別に蒸発しない。

      アキレスと亀そのままなら「時間を無限分割するから無限にたどり着けないだけで、時間軸を整えればちゃんと追い越せる」のがパラドクスの解消法なわけですけど、ブラックホールはまさにその「現実世界で時間を無限に近く引き伸ばす」か、リアルアキレスと亀じゃん!てお話が第一段階。
      その次に「でも境界面で永遠に近くグダグダしてたら蒸発するんじゃね?つまり誰もブラックホールに落ちられなくね?ってのが第二段階。

    • by Anonymous Coward

      >「アキレスが亀が元居た場所に辿りついたとき、亀が先に進んだ分だけ、アキレスは亀に追いつけません」と同じ筋書きに読めてしまう。

      さすがにそこは違ってる。アキレスの話は有限時間を無限分割しちゃっているだけで結局有限な時間で到達できるけど、今回の計算だと有限時間内に輻射によって内側の層がなくなるので。

    • by Anonymous Coward

      アキレスは亀の2倍速く移動するが、アキレスも亀も最終的な移動速度が0になる。
      0を2倍しても0なのでアキレスは亀を追い越せない。

      • by Anonymous Coward

        > アキレスも亀も最終的な移動速度が0になる。

        0に近づくだけで、ゼロにはならない、って話では?

  • by Anonymous Coward on 2020年07月16日 16時51分 (#3853283)

    以前一般相対性理論の本を読んだ時、重力が強くなるほどどんどん時間の進みが遅くなり、
    ブラックホールの場合は、事象の地平面が形成される直前で、(外から観察した場合)完全に時が止まってしまい、
    ブラックホールができるまで無限の時間がかかるとか書いてあったのだが。
    今ブラックホールと呼ばれている天体は、実際にはブラックホールになる直前で停止したものなのか、そうでないのか。
    そして、今回の新説の場合はどうなるのか。
    よくわからん。

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2020年07月16日 20時03分 (#3853395)

    ある種のブラックホールに飲み込まれた物体は、対になるホワイトホールから出てくるってSFが無くなるの?

    ここに返信
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