【ホーキング、ブラックホールを語る②】外向きの核融合パワーと内向きの重力パワーでバランス。そのバランスが崩れると、時間と空間の終わりが。

こんにちは、カタツムリ系です🐌

ブラックホールというと以前は「宇宙の墓場」のような扱いでしたが、最近はやたらと前向きな表現が目に付きます。ちょっと極端な例ですが、日本の歴史の有名な人だと

①明智光秀

   【以前】主君に反乱を起こした裏切り者→【現在】理知的で、仕方なく織田信長に反旗を翻した不運の武将

②田沼意次

     【以前】賄賂政治のシンボル→【現在】資本主義、貨幣経済を先取りした、先見性のある政治家

のようなケースありますが、なんとはなく、共通点感じます。あまりの豹変ぶり、という意味で。

そんな歴史的に毀誉褒貶半ばするブラックホールですが、本書↓で、どんどん、その性質に迫ります。

出典はアマゾンさん。

前回の記事↓

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【目次】

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恒星のパワーバランス。核融合によるエネルギーで外に向けて凄いパワー。一方、重力で内に向けて凄いパワー。

そんなエネルギーの放射と重力のバランスの上に成り立っている恒星といえども、さいごには、自分の持っている核燃料を使い果たし、今度は、縮んでいきます。要は、核融合による外に向けたパワーが無くなったので、重力による内に向けたパワーのせいですね。

P-20

オッペンハイマーは（中略）質量の大きな星が外向きの圧力によって維持され続けるのは無理であり、計算から圧力を取り除くと、均一できれいに球対称となっている星は、密度が無限大となる一点にまで収縮することを示しました。

話題が難しくなると出てくる「特異点」

縮むのは分かるのですが、そこまで💦テレビCMだったでしょうか、真空のなかでは、空き缶はグシャグシャに潰れてしまいますが、あんなイメージでしょうか。しかし「密度が無限大」まで、縮むとか。「無限大となる一点」ということは、

P-22

この点のことを、特異点といいます。

特異点というのは、よく耳にします。要は、ある数字をゼロで割ると無限大になるが、そういうポイントだと。まるで、よく分からない説明でしたし、どういうケースで想定されるのかも不明でした。無限大とブラックホール。似た者同士💦しかも、特異点については、重要なポイントらしく、解説が追加されています。

なめらかな時空の終わり

P-22

空間についてのあらゆる理論は、時空がなめらかで、ほぼ平坦であるという仮定の上に組み立てられています。したがって、時空の曲率か無限大となる特異点において、なめらかな時空は破綻すると考えられます。

「特異点」というのは、天体が究極まで縮んだ状態のことをシンプルに伝えているのかと思いきや、「時空の曲率が無限大」になると！時空の曲がり具合が無限大って、無茶な議論にもほどがある感じします💦そりゃ「なめらかな時空は破綻」するでしょう。きっと、他のものも、色々破綻してそう💦終わってそう💦

P-22

実際、特異点は時間そのものの終わりを意味します。これをアインシュタインはたいそう不愉快に思っていたものです

時間そのものの終わり💦そもそも「時間」自体よく分かっていないのですが。そう言えば、アインシュタインの相対論では、時間と空間は一体のもの。ということは、時間が終わりということは、きっと空間も終わるのですね。

アインシュタインの一般相対性理論における時空のイメージのおさらい

P-23（編集者 注）

アインシュタインの一般相対性理論にしたがえば、物体はそのまわりの時空をゆがめる。トランポリンの上にボウリングの球が置いてあるところを想像してみよう。その玉によってトランポリンの面は形状をかえられており、トランポリン上には球より小さな物体があれば、それに向かって球はずるずる滑り落ちていくだろう。重力効果。

私は、トランポリンの代わりに（似たようなものですが）ゴムシートを例に出しますが、こういう比喩は本当に理解を助けますね。ありがたいです。しかし、ここまででは、アインシュタインが不愉快に思う理由には、まだたどり着けていないような気がします。

P-23（編集者 注）

時空の曲がりがどんどん大きくなり、最終的に無限大にまでなると、もはやそのに時間と空間な通常のるーるは適用されなくなる。

こんな強烈に人の関心を惹きつけずにはいないように思える重力トピックですが、こんか議論が重ねられていた時代は第二次世界大戦前夜。研究の関心が重力崩壊（ちなみに、重力自体が崩壊するのではなく、重力によって天体が崩壊していくこと）から、核物理学に切り替わったとか。例の、核融合とか核分裂あたりの技術で、核爆弾を作る流れですね💦

最後に

しかし、こんなトレンドもいつまでも続かず、やはり関心がブラックホールに戻ってきます。技術の進歩もありましょうし、アインシュタインが百年前ほどに、その存在を予言した「重力波」のような新発見もありましょう。次回は、重力への関心を呼び戻した「クェーサー（Quasar)」という天体の発見から話をしたいと思います。

また、次回。

#ホーキング 、ブラックホールを語る

#クェーサー

#アインシュタイン

#一般相対性理論

【ホーキング 、最後に語る】ブラックホールを生き物のように、下手すると友達のように再生させてみせるホーキング博士。

こんにちは、カタツムリ系です🐌

本書↓は、ホーキング 博士のオリジナルの書き下ろしではなく、過去のインタビューや日本の研究者の方の解説から成る本。ホーキング 博士死去後に編集されています。

前回の記事↓

出典はアマゾンさん。

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【目次】

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ホーキング放射で明らかにされた「ブラックホールは温度もエントロピーも持っている」説 

ブラックホール内は強烈な重力なので、何も吐き出さない、すなわち、温度もエントロピーも何も、何も、なかったのでは？ 

ブラックホールの現実

P-10

ブラックホールは温度やエントロピーなどの熱力学量を持つのである。ブラックホールの温度はブラックホールの事象の地平面の半径に反比例する（中略）またエントロピーは球殻である地平面の面積に比例、つまり質量の二乗に比例することになる

ほぼ通常の物質のよう💦さらに

P-11

ブラックホールは外にエネルギーを放出するだけ質量を失い、質量を失うほどブラックホールの温度は高くなり放出の度合いはさらに強くなる。つまり最後は爆発的に蒸発して跡かたなく消えることになる

あー、クリアカット！！

ちなみに、この理解は次のような量子論の考え方から出発しているようです。

量子論の解釈

P-10

量子論に従えば、何もない空間と考えられている真空は、たえず粒子と反粒子がペアで生まれ次の瞬間には二つが合体して消えてしまう状態である（中略）事象の地平面のまわりでこの揺らぎを考えると、ペアで生まれた一方ではマイナスのエネルギーを持って中心にらつかし、一方は落下することなく遠方まで放出されることになる。

この理解はさらに発展して

P-10

ホーキングがこうして放出される光の粒子、光子のエネルギースペクトルを計算すると、黒体が熱をもっているとき放出する光のスペクトルであるプランク分布と一致することがわかった。

黒体というのは理屈上の物質で、

P-10

光や電波などの電磁波をあらゆるエネルギースペクトルにわたり、満遍なく吸収、また同様に放射する性質をもったもの

のことです。それが、量子力学の生みの親、プランク博士の名前のついたデータ「プランク分布」と一致したのですね。なんか、すごい💦

ブラックホールの蒸発

温度と蒸発時間を。

P-11

多く観測されている太陽質量程度のブラックホールの温度は6 ✖︎ 10のマイナス8乗k、蒸発時間は2 ✖︎ 10の66乗年

蒸発する時間は、宇宙の年齢、138億歳よりはるかに長い💦

宇宙の始まり。一般相対性理論と量子論。

P-15

ホーキング は「果てがないのが、宇宙の始まりの条件なのだ！」という。ここでの果てがないとは宇宙は「特異点」として始まったのではなく、虚数の時間で始まるなら物理法則にしたがってなめらかに始まった

はい。宇宙は虚数時間の中で生まれたとは聞いたことあります。しかし、これで終わりでなく

P-15

ホーキング自身が大学院生のころ、「相対性理論に従うならば、宇宙は特異点から始まらなければならない」という「特異点定理」を証明したが、量子重力理論、つまり量子論的な一般相対性理論に基づけば、反対に特異点なしで宇宙は誕生

この表現が基づく理屈は難しそうですが、個人的には、一般相対性理論は、ビシッと細かいところまで決まっているので「宇宙の始まり」もビシッと決める必要あり、これに対して、量子論だと「いうのまにか宇宙は生まれてました」と言っても許されそうな雰囲気は感じます💦

最後に

最初にお断りした通り、本書は、ホーキング博士の死後、彼のインタビューとか、ほかの研究者からの寄稿によるものです。

もちろん、翻訳者の方の力量もあるとは思いますが、ホーキング博士は、ストーリーテリングの面でも、卓越した語り手ですね。すごい。そのおかげか、ホーキング博士の著作を集めてしまっています💦

また、次回。

#ホーキング、最後に語る

【ムーチューブの電気的宇宙論】この宇宙はすべて電気が決め手！！ざ、斬新！！太陽系の新解釈！！

こんにちは、カタツムリ系です🐌  

働きもののムーチューブさん😊

またまた、新しくて、そしてインパクトあるネタを提供頂いています。

今回の斬新さは一際です。

なんと、

• ニュートンの万有引力を否定し
• 宇宙の全ては電気力（電流）次第という新たな切り口が登場し
• そして、新たなる太陽系生成の斬新な新説

を打ち出してきました。

さすが「世界の謎と不思議に挑戦するスーパーミステリーマガジン」！！

今回の記事は、この投稿について↓

https://youtu.be/IHoNQs4DyR0

2020年3月号#3  地球空洞崩壊！！電気的宇宙論が解く超古代史の謎

ムーチューブ前回の記事↓

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【目次】

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念のための月刊ムーとムーチューブの紹介 

ムーチューブ 自己紹介  

月刊ムーを1000%楽しみたい！

そんなムーをこよなく愛してやまない貴方に贈る、ムー民の、ムー民による、ムー民のための真実を語る唯一のバラエティ番組「MUtube」  

MUTube（ムー チューブ） - YouTube 

月刊ムー

出典はアマゾンさん。

なんとまぁ、ニュートンの万有引力にまで、手をつけます

みなさん、ご存知の通り、万有引力＝重力は、ニュートンという物理界で燦然と輝く大スターによって打ち立てられた、伝統的な一大金字塔というだけではありません。

なぜなら、

• 2015年9月にLIGOという検出器で『重力波』が発見されています
• 重力は、四つの力（重力、電磁力、強い力、弱い力）を統一的に説明するための最後の鍵としても注目されています。さらには、そこから、宇宙の全てを説明しようとする『ループ量子重力理論』への発展もあります
• そもそも、アインシュタインの相対性理論は、重力と真っ向勝負して構築されたもの

であり、重力にトコトン関心が集まっているにも関わらず、重力をメッタギリ💦

LIGO(エルアイジーオー)とは - コトバンク

重力は、おととい来い、電流がすべてだ、と💦

ついでにビッグバンも否定

はじめに電流ありき

聖書は『はじめにロゴスありき』から始まるそうで、これは、なんとなく、ビッグバンと相通じるところあります。

しかし、ここでは『はじめに電流ありき』なのだそうです。より具体的には『星間物質』と、呼ばれている、陽子や電子が織りなす『電流』が、すべての源流なのだとか。　

たしかに、どの物質も、例外なく、原子核の中に陽子を、その周りに電子を備えているので、言われてみれば、当然と言えば当然ですね😊

はやりの『暗黒物質』やら『暗黒エネルギー』なんかも、ちゃんと電流で説明できてしまうのだとか💦そもそも、真空というのも、何もなかったり、はたまた暗黒物質あたりが存在する場なんていうのはデマで、『電流』が支配する場なのだ、と。

ビッグバン<電流

そんなこんなで、ビッグバンなんていう、突拍子もないストーリーに頼らなくてもいいのだ、と。

たしかに、アインシュタインの相対性理論に負うところ多いビッグバン理論は、例の『特異点』で、理屈が破綻しているようなので、そのあたりは、重大な欠点と言えば欠点ですからね。　

なんとはなく、重力は電流に似ているかも💦

さらには、

• 重力は距離の二乗に反比例し、物質の質量の積に比例するし
• 電気も距離の二乗に反比例し、電荷の積に比例しているので

重力と電気力は似ていると言えば似てますが💦

太陽系新解釈

重力を中心とする理屈の限界

太陽系の形成ストーリーに関しては、重力の影響で

• ガスが集まり回転し↓
• チリなんかも、引き寄せて次第に一つの塊になって↓
• 中心に太陽が形成され↓
• あとは円盤状に惑星が形成される

というもののようです。

しかしながら、こうした重力を中心とする理論で、太陽系形成の流れをシミュレーションをしようとしても、全然、再現できないのだとか。一つもしくは二つくらいの塊になって終わりだとか。

新しい解釈

なんと、今の太陽は『五番目』の太陽なんですって？！燃え尽きるとガス天体に。天王星、海王星、木星、土星の順に古く、それぞれの太陽時代を終え、燃え尽きたら、惑星となるのだと。そう、『天王星が最初の太陽』だったのですよ！！

なお、三番目の太陽だった木星から、水星と金星が生まれ、四番目の太陽だった土星から、地球と火星が生まれたとか。斬新！！

ちなにに、天王星と海王星は、この二つは惑星は産まなかったものの、衛星を生んだとか。

ちなみに、マヤとかアステカ文明でも、いまは五番目の太陽という下りがあるらしい。おー。

最後に

学生時代は、量子力学がご専門であったらしい三上編集長。その専門性が、今回のようなテーマでは、解説がまたまた映えます。

やっぱり、三上編集長あっての、ムーチューブ 🥴

あと、今回のムーチューブ投稿の元ネタを提供された方の著書が、なんとKindleで無料で読めるので、近いうち、そちらをレポート予定です😊

また、次回。

#ムーチューブ 

#三上編集長

#電気的宇宙論

#ビッグバン

#太陽系

#星間物質

【ホーキング、宇宙を語る③】宇宙は虚時間の中で存在し、始まりも終わりもない。ひたすら存在する💦

こんにちは、カタツムリ系です🐌

ハイゼンベルグの不確定性原理について、分かりやすい説明を提供してくれた、この本にかなり気分が良くなっています。ありがとうございます😊

出典はアマゾンさん。

前回の記事↓

https://katatsumurikei.hatenablog.com/entry/pop-science/physics-hawking/2020/02/14

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【目次】

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ホーキング放射＝ブラックホールからの放射は今世紀のもっとも偉大な理論である一般相対性理論と量子力学の両方に本質的に基づいた予測

最初はやはりかなりの抵抗があったようですが、賛同を得ていくにつれ、新たな発見につながったとか。

P-165

ブラックホールからの放射が存在することは、重力崩壊がかつて考えられていたほど最終的でも不可逆的でも無いことを意味する。

「宇宙の墓場」のような認識だったブラックホールから、何かが吐き出されるというだけでも大きい時間なのに、

P-166

一般相対論の予測する特異点を量子力学が除去するかもしれないことを示す（中略）不確定性原理は、われわれのあらゆる予測の精度に制約を課しているとはいえ、それと同時に時空の特異点で起きている予測不可能性を除去してくれるかもしれない

そうです。さらに面白くなりそうです😊

相対性理論→宇宙の始まりと終わりを要求。量子力学→宇宙には始まりも終わりもない

P-191

もし古典的一般相対性理論が正しければ（中略）時間の始まりは、無限大の密度と無限大の時空湾曲立を持つ点である。そのような点では、既知の科学法則はすべて破れているだろう。

量子力学に比べ、相対性理論は相当緻密なイメージありましたが、最初に「無限大の密度と無限大の時空の湾曲率」を想定しているなんて、なかなか大胆ですね。アインシュタインも静的で一様な宇宙支持者だったと聞きますが、その大前提が「無限大」とは、なかなか皮肉ですね💦

P-195

重力の量子論が開いてくれた新しい可能性では、時空は境界をもつ必要がないので、境界における時空のふるまいを特定する必要もなくなる。（中略）だからこう言っていい。「宇宙の境界条件は、それが境界を持たないということだ」宇宙は完全に自己完結しており、その外部のなにものにも影響されない。宇宙は想像もされず、破壊もされない。宇宙はひたすら存在する

アインシュタインの一般相対性理論の前提を否定したところから出発しているのに（時間の始まりは無限大の密度と無限大の時空の湾曲率）、「宇宙は完全に自己完結」なんて、完全に完全にアインシュタイン好みの方向に向かってますね💦さらには、「宇宙はひたすら存在する」なんて、まるで旧約聖書の神の表現「ありて、あるもの」と。当然、ホーキング博士も意図的に聖書に寄せた表現にされたとは思いますが。

宇宙は虚数時間で生まれた、という表現も聞いたことがありますが、これは、もう意味がない？

P-200

宇宙は虚時間では有限でありながら境界あるいは特異点をもたないこともありうる（中略）いわゆる虚時間が本当は実時間で、われわれが実時間とよんでいるものは、われわれの想像が構成したものに過ぎない

では、実時間は無意味？？

P-200

科学理論はわれわれが観測を記述するためにつくった数学的モデルに他ならず、われわれの精神の中にしか存在しないのである。だから、どれが実は”実時間”であり、”虚時間”であるのかとたずねるのは無意味だ。どちらがより有用な記述であるかというだけのこと

かなり偏っている可能性はありますが、これをまとめると

• 実時間も虚時間も人間が作ったフィクション。どうとでもなる↓
• 実時間では、宇宙の始まると終わりを要求するが↓
• 虚時間では、宇宙の始まりも必要なければ宇宙の終わりも必要ない↓
• 要は道具の話なので、実時間に矛盾が多く使い勝手が悪いなら、虚時間を使うことでいいんじゃないだろうか↓
• ということで、宇宙を考えるときには、虚時間を使うし、虚時間を使うと、宇宙には、始まりも終わりも無くなってしまう💦

というようなイメージでしょうか。数学が分かると、もっと自信を持って言えるのでしょうけどね。

なお、肝心のところは全然分かりません

「重力の量子論だと、なぜ特異点を必要としないのか」というポイントは、上記の虚時間宇宙のもっとも大事なところに思えます。

しかし、全然分かりません。きっと難し過ぎて、ここでは書けないのではないかと勝手に理解しています。

最後に

宇宙の語り手として、偉大すぎるホーキング博士。これから、彼の本を読み漁ることでしょう。理解の度合いは問うことなく💦

また、次回。

#ホーキング、宇宙を語る 

#実時間

#虚時間

【ホーキング、宇宙を語る②】創造主の出番のない宇宙。秩序どころか、不確定性原理が行き渡る宇宙。

こんにちは、カタツムリ系です🐌

３００ページに満たない、比較的薄めの文庫本。しかし、中身の濃いことと言ったら💦一粒で何度も美味しいとは、このこと。しかも、ハードカバーでなく、リーゾナブルな価格の文庫本なんですよね😊でも、電子書籍版はないんです。まぁ、特には困らないのですが。

出典はアマゾンさん。

前回の記事↓

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【目次】

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静的で一様だと思っていた宇宙は、なんと膨張していた！！

どでかい望遠鏡を作ったアメリカ人のハッブルさんが（もちろん実際に手を動かしたのは別の人でしょうが）20世紀の前半にいろいろ発見されます。

P-69

われわれから遠ざかっていく星のスペクトルは赤い端の方にずれ（中略）

ていかのを発見。これを「赤方偏移」と言います。しかし、だからと言って宇宙の膨張には直ちに結びつきません。なぜなら、

P-69

その当時、大部分の人たちは、銀河がごく無秩序に運動していると考えており、当然青方偏移したスペクトルも赤方偏移したスペクトルとと同じくらいの割合で見つからだろうと予測した

青方偏移は赤方偏移の反対で、われわれに近づいてくるときに見られる、光の色。さらに

P-69

銀河の赤方偏移の大きさすら無秩序ではなく、その銀河とわれわれの距離に正比例している。言いかえると、銀河は遠ければ遠いほどらそれだけ速く遠ざかっているというのだ！

たしかに大事件ですね。宇宙が膨張している、すなわち、われわれから急速に遠ざかっているのですから。例えば、まもなく太陽が遠ざかっていくんじゃないのとか、惑星間のバランスが崩れて変なことが起こりそうな気がしますものね！！たしかに、この事件のインパクトはホーキング博士も同じく感じるところらしく

P-70

宇宙が膨張しているという発言は二十世紀の偉大な知的革命の一つである

と。

ブラックホールへの第一歩

P-84

自分自身の重力で崩壊していく星はある領域の中に閉じ込められるが、その領域の表面は最終的には大きさゼロに収縮していくことを示した。表面積がゼロになるなれば、当然体積もゼロになる。星の中のすべての物質も体積ゼロな領域の中に圧縮されるので、物質の密度の湾曲率は無限大になる。言いかえれば、ブラックホールと呼ばれる時空のある領域の中に、特異点が生じる

天体が自分の重さに負けて、ぺしゃんこになっていき、なんとゼロになってしまうという、究極の状態。特異点という、文字通り、特異なポイントについて、論争もいろいろあったようですが、やがて

P-86

量子効果を考慮に入れると特異点は消え去るのである。

特異点があると言って論争になったそうですが、特異点が無いと言っても、それはそれで論争を呼びそう💦

今までで一番分かりやすい、不確定性原理説明

まだ、理解の浅いところはあるでしょうが、ちょっと光が差してきました。

P-88〜89を私なりにかなり編集。

• 前提ー①）観測するには顕微鏡によって、光子をぶつける方法が唯一
• 前提ー②）観測するには、波の谷から次の谷までが、もっとも小さい単位となる。通常、これより小さい観測対象を相手にしているので、より波長の短いものを選択することによって精度があがる
• 考察ー①）位置の精度アップのためには、とにかく、波長の短いものを用意する必要がある。しかしながら、波長の短いものは振動数が大きくエネルギーが大きい。従って、観測対象の粒子の散乱度合いが高く、粒子の運動に思わぬ変化を与える。従って、もともとA地点に向かっていた粒子は大きく方向転換し、B地区に向かうことになる。ここで、位置の精度をあげると、次に観測できる粒子の位置、すなわち、距離に誤差がでる。距離に誤差があれば、速度（＝距離➗時間）に誤差が生じ、速度に誤差あれば、運動量（＝質量✖️距離➗時間）にも誤差。
• 考察ー②）光子をぶつけられた観測対象の粒子が行なっていた元々の運動を変えないように、弱いエネルギー（→振動数少ない→波長長い）で光子をぶつけると、当然、波長が長い分、位置は誤差が大きくなる

個人的には、不確定性原理の理解が少し進んだような感触が得られたでけでも、かなり満足😊

また、次回。

#ホーキング、宇宙を語る

#ハイゼンベルグ 

#不確定性原理

【これが物理学だ！④】守護神としての地球規模の磁場。ブラックホールも裁判沙汰に💦

こんにちは、カタツムリ系です🐌 

ニュートンとか電気とか磁力とか虹とかエネルギー保存の法則とか、高校までの授業で遭遇する、いわば、伝統的、王道なテーマながら、決して飽きさせることなく、突き進むパワーを持つ筆者ウォルター・ルーウィン博士。しかし、巻末に近づいていくと、そろそろブラックホール、宇宙線を阻止する地球の磁場というトピックあたりが登場でてきます。

宇宙線(うちゅうせん)とは - コトバンク

これが物理学だ! マサチューセッツ工科大学「感動」講義

出典はアマゾンさん。

関連記事です↓

【目次】

【これが物理学だ！③】宇宙膨張の物語。そして本命ニュートンへ。

こんにちは、カタツムリ系です🐌

前回の投稿で、ウォルター・ルーウィン博士の、火傷しそうな物理愛が、至る所で発見できました。今回からは、各論に入り、熱いだけでなく、冷静な語り口で、自然の奥深さを、彼自身の感動の心とともに味わえることになります

💦

これが物理学だ! マサチューセッツ工科大学「感動」講義

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【目次】