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Twitterで⬅️ ブラックホールとビッグバンに関する質問に答えました


ビッグバンの瞬間、ブラックホール化しない何故?
⬆️ Twitterで答えた時は、文字数制限から、複雑な箇所や、構造的には単純だが
文章的に複雑になりがちな要素等で省略した内容を追加して、おぎないつつまとめておきます。

ビッグバンの瞬間、全宇宙の質量が一点に集まっていて、ブラックホールより密度が高かったと思うが、
なぜ宇宙全体がブラックホール化しなかったの?


⬆️ この理由について多角的に攻めてみた。
素粒子とブラックホールのサイズ感
⬆️ 物質や原子を素粒子サイズで見ると、想像以上に明らかな間が有ります。
たまにCERNのLHCで量子ブラックホールを作ろうとしているというニュースで「危険だ!」「地球が飲み込まれるだろ!」等騒がれますが、そもそも自然現象で現在、人工物最大の大型ハドロン衝突型加速器以上の素粒子の衝突が起きていて、オーロラ等でも反応光を見られるが、ある日地球や木星が消えた等の現象は観測された試しが有りませんし、陽子質量がブラックホールになっても陽子質量のままで、その他物質を飲み込む力も陽子と同等で、その前にホーキング放射で蒸発して、消えてしまいます。
しかしアメリカでは裁判沙汰にまでなった問題でもある。ホーキング放射なんてホーキングが言ってるだけじゃないのか?必ず起きる保証は有るのか?
まずこの時空では、量子ゆらぎ(素粒子が表れては対消滅する)という現象が常にランダムで起きている。それがブラックホールの境界面で起きる瞬間が必ず来て、その素粒子とブラックホール内の素粒子とが衝突して対消滅し、片方が外に放出されるというタイミングが、無数のゆらぎの中で必ず有る。
それをブラックホールの外側から見ると、蒸発している様に見えると言うわけだ。



暗黒エネルギーを予言していたアインシュタイン
⬆️ アインシュタインは当初、定常宇宙(膨張その他、無限に変化の無い絶対的宇宙観)を信じていた。
アインシュタイン方程式は:宇宙の広さ=宇宙の歪み+宇宙項=宇宙のエネルギーというかたち。
膨張宇宙は1929年加速膨張は1998年の発見。当初減速膨張が広く信じられていたが、重力の影響のみによって説明する事が無理となった。未知の見えない力、暗黒エネルギー。



無限広、ホログラフィック宇宙論
⬆️ 無限広の宇宙は、WMAPの観測で宇宙に曲率が無く、観測誤差の範囲で丸いか、真っ直ぐかのどちらかだという結果から言われている。
ブラックホールとビッグバンは方向が違うだけで、同じ数式構造だと言われます。 ホワイトホールも全く同じに見えますが、未発見なのは、存在しても外側から見た時、膨張していようとも自身の重力からの"事象の地平面"(重力からの脱出速度が光速を超える境界面)が外側に出来て、ブラックホールと観測上区別がつかない説も有る構造だからかもしれない。
ホログラフィック原理のそもそもは、ブラックホールの情報消失パラドクスの解消の考察の過程で誕生してしまったもので、常識的には奇怪な理論だ。
ホログラフィック原理とは、エントロピーや様々な物理量を有した物質がブラックホールに落ち、ホーキング放射で蒸発する時、外側に蒸発した素粒子は完全に量子ゆらぎ起源のランダムで、質量以外の熱力学的情報が完全に消失して、保存されない様に見えるパラドックスの解消のため、情報は事象の地平面のホログラフィック的2次元に残ると示した理論だ。この原理を単に私達の宇宙に適応すると宇宙境界面のホログラフィック面に宇宙内の物質の分身的情報が有り、どちらが本体かは確定出来ない等の回答が出るが、現在未完成の理論となっている。(この説によると、私達の宇宙はブラックホールの構造と等価だと言う事が出来、一見質問者さんへの一部回答とも取れるが、なぜ超質量がビッグバン膨張出来たのかと言う疑問を無視しているよね)



時空のゆらぎ→インフレーション→ビッグバン
⬆️ これは構造的には単純ですが、常識が邪魔をして分かりにくいかも知れません。
常識的には、「ビッグバンは点から始まった」と言います。しかし現在では、それ以前にインフレーションという時空の指数関数的膨張があって、広さと温度の一段落あった後の再加熱膨張がビッグバンです。(WMAPの観測結果がインフレーション理論の予測とほぼ一致。)



エキピロティック宇宙論
⬆️ 超新星というのは、太陽質量の8倍以上の恒星が寿命で水素燃料を使い果たし、これ以上核融合と重力のバランスを保てなくなった時に起きる爆発です。(つまり30〜50億年後の、水素燃料を使い果たした太陽では起きない。)
その残存物として、中性子星やパルサー、マグネター等が残り、時としてブラックホールともなります。
ではなぜ、超新星爆発に出来て、ビッグバンでは出来ないんだ?と疑問に思うかも知れません。その答えは後のTwitterの投稿で⬇️
しかし私達の宇宙の外側を、ほぼ均等におおい尽くす外圧か、次元を横断した爆発のどれかが必要で、まあ無理でしょうと素案にマジレスも置いておくが、(↑逆に、現在の宇宙をブラックホール化する方法について)
エキピロティック宇宙論とは、超弦理論の発展したM理論から派生した原理で、ビックバンは膜宇宙どうしが衝突した時に起きたとする説だが、それだと宇宙密度にもっとムラが出来るはずで、観測と合わない様にも見えるもの。



ビッグバンと超新星爆発の差異
⬆️ この時点で私は「あれ何でだ?」初期宇宙に現代宇宙論に反する様な大質量ブラックホールがあったと言うが、あれはビックバン直後、スグではないとされるが、実はビックバンの残骸だったのか?それでも全体がブラックホールとはならないが…。そもそもインフレーションは問答無用で起きなきゃいけないモノだったのか?と疑問を廻らせた結果は下で辿り着けました ⬇️

宇宙の終焉説のいろは
⬆️ 宇宙や時間の初まりがあれば、終わりもあるとの説が、観測と熱力学の代2法則(エントロピーの増大)と相対性理論やビッグバンとの関連から理論物理的に出た予測で、他にはビッグチル(原子の寿命で冷温終結)、ビッグリップ(急加速膨張で原子構造崩壊)等もある。

高次元空間から時空の場を創世
⬆️ 超弦理論によると素粒子の質量やふるまいの違いはひも状の素粒子の振動の違いで、私達の宇宙の物理法則や、素粒子の振動具合や強さ等の定数は、余剰次元のかたち(カラビ-ヤウ多様体)の影響で決定され、その型は10^500(ゼロが五百個並んだ数)パターン発見され、多元宇宙の種類の数に対応するという解釈があるが。例えば強い核力や電磁気力が弱過ぎたりすれば、原子がすぐに崩壊して物質を保てない宇宙が出来てしまう。逆に強すぎればすぐにブラックホール化してしまう宇宙も在るかもしれない。この様に私達の宇宙ではなく、インフレーションがさらに弱い多元宇宙等(真空エネルギーの関連からインフレーションがさらに強い宇宙の方が大多数だとの予想も有る)を想定すれば、質問者さんが言う様なブラックホールに潰れる宇宙の存在もあり得ると言う事になる。
これの分かりやすい解説映像があったので紹介しておきます⬇️



参考にぜひご参照を ⬇️

宇宙と物質の創造


質問者さんの疑問は、多元宇宙を考慮に入れれば有り得て、私達の宇宙も外から観測出来れば、ブラックホールと等価かもしれないという感じになったかな。


Twitterでブラックホール周辺の質問に答えた 関連投稿。

重力の引力と斥力の対称性について (ワームホール等)
光子に質量が無いという性質について
Comments

重力の引力と斥力 ⬅️ Twitterでブラックホール周辺の質問に答えました


ブラックホール周辺の質問ない?

⬆️ Twitterで答えた時は、文字数制限から、複雑な箇所や、構造的には単純だが
文章的に複雑になりがちな要素等で省略した内容を追加して、おぎないつつまとめておきます。



重力ってなんで、斥力見当たらんの? 引力しか無いし磁力とかと違いすぎない?
重力の引力と斥力の対称性について
4つの基本相互作用の対称性と統一の困難
⬆️ 4つの基本相互作用の図解

ワームホール的ブラックホールと斥力
⬆️ ワームホールから抜け出すにはホワイトホール的な斥力が無いと、
超光速の脱出速度が必要となって超重力に捉えられっぱなしになってしまいます。


⬆️ 質問者さんは斥力は無いと明言されますが、問題は理論上は有るのに、分かり安いモノは発見された試しが無いところかも知れません。
斥力として有名なのにホワイトホールがありますが、未発見な理由として、存在したとしても、超重力に対して事象の地平面が出来て、観測上ブラックホールと区別が付きにくいところもあるかと思います。
あとは斥力はわずかには存在して、それは量子ゆらぎ(Gif映像のイメージ ↑)による真空エネルギーで、これは暗黒エネルギーの源との説もありますが、単に当てはめるとエネルギー量が明らかに合わない難点も有り、現在も真相不明ではありますが、これも斥力です。また斥力は遠心力と等価な(同じと言って良い程区別が付かない)力でもあります。


ホログラフィック原理
⬆️ 前の Twitter投稿のあたま「ただし」から始まる一文は、私達の宇宙の物理ではどうやらワーム航法的運用は無理そうだという事にかかっています。(なんだか日本語が微妙だった。) ワームホールの利用が可能とされていたのは、一般相対論的にブラックホールの特異点まで超重力で無限に押し込めても、それをせき止める原理が理論上存在せず、そのままホワイトホール的に突き抜けるとするのが、理論上素直だったから。
その予言は1936年にアインシュタインとローゼンが提唱して、その後カール セーガン博士が小説「コンタクト」の執筆のためキップ S ソーン博士に依頼して、構造が示された。それには安定させ通過可能にする為の負の物質(斥力源のエキゾチック物質)が必要で。未発見の負の物質以外において実現不可能とは言えないとされていた。


物理法則の対称性と例外の存在
⬆️ そもそも引力とは、+の質量から、斥力は−の質量の物質から作用します。重力は、引力も斥力も生み出す。
多元宇宙は永遠のインフレーション等ビッグバン以前を扱う複数の理論物理から導き出された事象。


量子ゆらぎ
Screenshot 2016-10-01 午後5.51.41
Screenshot 2016-10-01 午後6.00.49
⬆️ 質問者さんのカッコ内の文脈の私なりの解釈は「時間軸の存在しない次元にプランク時間を適応させた状態に解釈したもの」といった感じだったが、合っている保証は無いけど。("プランク長"と言うのが理論物理的な最小の小ささで、それの光速の横断にかかる時間を"プランク時間"と言い、理論物理的に最小の時間の量子的な単位) 超質量天体、時間とエントロピー
⬆️ 物理的に明確な”現在”の区別は無く(相対論的には、各々で相対的にズレが有ります。)、エントロピーが全体では、絶対に収束方向に進行しない(一部でまとまる事は有る)法則や構造を発見、定義出来ていなかった。なぜか絶対的一方向で、(整った条件は限られた状態で、確率的に有利な方向に進行するが)逆方向には増大しない。時間も同じ様に感じる。(質量や、その位置等のエントロピーが、時空の重力場として表れるという仮説もあります)
1年の長さは、現在までの人生を全体のひとつとして、それを年齢で割ったのが、感覚的な1年の長さだから、毎年短くなって行きます。
脳には年等の大幅な単位、時刻に、分や秒、そしてリズムを刻む時計が別々にあると言われ、集中力等で収縮します。また細胞レベルでも有り、エネルギー消費と循環と関係が有るとも言われ、動物毎でも異なる様です。
さらに今起きた事象を認知するのにラグが有り完了した時点を今と認識したり、数秒前の無意識の判断をリアルタイムで今決定したと意識したり等、多層的で、ジャンルを横断した難解さがあります。


Screenshot 2016-10-01 午後10.15.33

ここまでで、重力の引力と斥力の対称性と、希少さのアンバランス感や、時空に関連した話しをして来たが、ワームホールが私達の宇宙で実現不可能な事が、真に証明された試しは無い (特定の方法の否定が示された事は有る)。それには量子重力理論の完成を待つ必要が有る。それでも私達の宇宙に存在しそうにも無い負の物質が、低燃費な原理でさえ木星質量程か、通常はあからさまに大量なエネルギーの運用が必要な事は変わらず。ただでさえ途方も無い話しな事に変わりは無いけれども。負のエネルギーと遠心力が等価だとも示したので、これとカーブラックホールのリング状の特異点等を組み合わせて超文明がやってくれたら良いかな、とも思いますけども。超距離光速運航はタイムマシンの概念とも直結しますからね。
他には時空の波を利用したアルクビエレドライブというものもあるが、サーフン以上に難しい様だ。
ちなみに、ワームホールとは虫食い穴、ワープはゆがみの事で、3次元+時間軸の時空を超重力でゆがませ利用する。



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