相対論の考え方[連載]26
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図解雑学 ブラックホール 早稲田大学教授前田恵一監修 ナツメ社
これは不思議な天体ですね。このブラックホールもまた、普通は表面という
面で閉じている天体です。面で閉じたブラックホールは、飛んできた物質も、
光も飲み込んでしまうようです。この閉じられた空間から、物質や光はどこ
か別の空間へと運ばれるそうです。表面で閉じられた空間から別の空間へ、
ブラックホールの表面を通らずに、どのように運ばれるのでしょうか。
現実の世界は縦横高さ（空間・立体）という３つの次元数があります。時間
については過去から未来へ進むが、過去や未来へ自由に時間移動できないた
め、自由度は制限されます。この、自由度が制限されていることを表すため
時間の次元数を１ではなく0.5とします。空間の３と時間の0.5を足し合わせ
た3.5次元が、この現実世界だと私は考えています。3.5次元の現実世界では、
面で閉じられた空間内から外へ脱出するには、この閉じられた面を通過して
から他の空間へ脱出します。
（過去や未来へ自由に移動できれば時間の次数は１になると考えています。）
手品師はある場所から消えたりします。この時は、装置の隙間に隠れるか、
助手の陰に隠れて脱出して、消えたように見せます。でも、3.5次元の現実
世界から、別の次元へ移動したり、消え去ったわけではありません。
ところが、ブラックホール内の物は、その閉じた表面を通らずに、別の空間
へ移動できるそうです。これは、手品師にさえできないことです。ブラック
ホールを考えた人は、どのような種明かしをしていただけるのか楽しみに待
っているのですが、なかなか私の期待に応えてくれません。
この種明かしとは、異次元を観客の目の前に出現させることです。
面で閉じた空間
＿＿ ＿＿
／ ＼ ／ ＼
／ ＼ ／ ＼
｜ ○ ｜ ｜ → ○ 面で閉じた空間内からは、面を通
｜ 人 ｜ ｜ 人 って外の空間へ移動できます。
＼ ／ ＼ ／ これが現実世界です。
＼＿＿／ ＼＿＿／
ブラックホール ↓ブラックホール内の特異点
＿＿ ＃ ブラックホールに吸い込まれると
／ ＼ ＃→異次元 閉じた面を通らずに、異次元の空間
／ ＼ ＃ へ移動できます。
｜ ○ ｜ ＃ ○ ブラックホールが存在していると考
｜ 人 ｜ ＃ 人 えている科学者には、この現象を現
＼ ／ ＃ 実世界で大衆の前に出現させてほし
＼＿＿／ ＃ いと思います。
飲み込んだ物質(光も含むと思います)は、特異点を通って別の空間へ移動す
ると説明しています。特異点という名前をつけたのは種明かしではありませ
ん。目の前に特異点が現れれば、すべての人が納得します。ブラックホール
が存在するのは、遠い宇宙なので確かめられる人はいません。だからこそ納
得できる種明かしが欲しいと思います。特異点を目の前に見せてくれるのが
この場合の種明かしになります。
もしも、種明かしを、時空の次元数が3.5より大きい数で説明するのでした
ら、その具体的なものを明示して欲しいと思います。時間を自由に過去や未
来へ移動できる４次元などの異次元の世界を目の前に見せてくれるのが、こ
の場合の種明かしです。
ブラックホール内にある異次元は、ブラックホールという閉じられた空間内
にあるのでしょう。この3.5次元の現実世界にその異次元の様子を示すもの
を私は知りません。したがって、異次元はブラックホール内にあるはずです。
ブラックホールの中も目の前で見てみたいものです。
私は、ブラックホールを完全に種明かしするのが真の科学者だと思います。
（3.5次元で存在が確かめられない異次元が、ブラックホール内に存在して
いるかのように説明しているのは、科学と言えるのでしょうか。異次元は、
ブラックホール内に入らないと存在が確かめられないようです。もちろん
ブラックホールは人類が行くことができない遠い宇宙にあります。ですか
ら異次元は誰も確かめられません。誰も確かめられないから、安心して異
次元は存在すると言っているのでしょうか。だとしたら、この本が扱って
いるブラックホールは、無責任な感じがします。）
（ブラックホールも、相対論のように、時間と長さが等しいという常識はず
れの考えから導き出されたのでしょうか。もしこの通りならば時間と長さ
が等しいことも種明かしすべきだと思います。）
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懐中電灯を持った人が、ブラックホールに飲み込まれました。この懐中電灯
からは光が発せられています。
ブラックホールに飲み込まれた人は、次第に落下速度を速めているようです。
ブラックホールの内部にある事象の地平線という境界面に到着する以前は、
懐中電灯からブラックホールの外に向かって発せられた光は、ブラックホー
ルから脱出できるそうです。これは落下速度が光速度よりも遅いためである
ように読み取れます。
このブラックホールに落下する光をブラックホールの外から見ると、次第に
波長が長くなるそうです。
懐中電灯
←光の進行方向 ↓
：：：：：：：：：＊
波長は短い
↓ブラックホールの表面
： ： ： ： ： ＄：：：：：＊→懐中電灯がブラックホールへ落下す
この部分の光は光速度 ← る速度は光速度よりも少し遅い。
なので波長は長い ↑
懐中電灯からの光がブラックホールの中心から
外へ向かう速度は光速度より遅い。
波長が長くなるのは、ブラックホールの表面へ届く光の速度が、落下速度
を引いた値つまりｃ−ｖになるために生じているとしか考えられません。
事象の地平線を通過する瞬間、懐中電灯の光の波長が無限大になるそうで
す。
ブラックホールの表面
｜ 事象の地平線
↓ ↓
光の波長は無限大 ＄ ￥：：：：：＊
↑ →→→→→→
でもこの条件に合 懐中電灯がブラックホールへ落下する
う光が存在すると 速度は光速度に等しいため事象の地平
は思えません。 線から光は脱出できない。
これは、落下速度が光速度と同じになっているため、ブラックホールの
表面では光速度がｃ−ｖ＝ｃ−ｃ＝０になっているためだと考えられま
す。
しかしこの事象の地平線を通過してしまうと、この光さえも脱出できなくな
るそうです。
落ちていく人は、持っている懐中電灯から光を発しています。この光は落下
していく人が持つ懐中電灯から光速度で周りに放出されています。この光が
事象の地平線を通過する前は、宇宙空間へ放出されます。
しかし、事象の地平線を通過後は、光はブラックホールから脱出できません。
これは、懐中電灯をもっている人が、光速度よりも速く、ブラックホールに
落ち込んでいることになるはずです。
つまり、ブラックホールへ落下すると、落下速度は次第に速くなり、ついに
は光速度を超えてしまいます。
ブラックホール内の事象の地平線内では、光速度を超えて移動できるのです
ね。これは光速度不変の法則が成り立たないことを意味しています。アイン
シュタイン様が、もしも生きておられたら、このことについて、どう言われ
るか、楽しみです。
この場合にも、ブラックホールへの落下速度が光速度を超えないという人は
どのようにお考えなのか、わかりやすく説明してほしいです。
ただしお願いがあります。時間と長さが等しいなど、常識では考えられない
ことを使って説明するなら、時間と長さが等しい事を種明かししてください。
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アインシュタイン様は、上の問題について、時空は歪んでいると言われるで
しょう。
このブラックホール内では、時空が歪んでいるのでしょう。ブラックホール
という有限の空間内に、無限の距離や、過去や未来へ自由に移動できる完全
な１次元の時間が存在しているようです。
事象の地平線を過ぎたら、光速度以上で特異点に向かって落下しているはず
です。この時ブラックホールに落ちつつある人の懐中電灯から発した光は、
懐中電灯を基準にして光速度で放出されています。
ブラックホールは、3.5次元の世界では大きさがあり有限です。有限の距離
内で光速度を考えなければなりません。ですから、落下速度が増加するにし
たがって、ブラックホール内の長さや時間は、ブラックホール外の時間や長
さに対して伸縮します。
＿＿＿＿＿
t1/t2=,/1-(v/c)^2 t1 はブラックホール内を速度ｖで落下していると
きに流れる時間の速度
t2 はブラックホールの外に静止している者に流れ
る時間の速度
（ｖ＜ｃの場合）
＿＿＿＿＿
t1=,/1-(v/c)^2 ×t2 ブラックホール内を速度ｖで落下する人の時間t1は
ブラックホールの外の人の時間t2よりもゆっくり流
れます。
相対論では、光速度は不変です。ｃ＝L2/t2なので、t2が短くなるから、L2
も同率で短くなります。したがって、ブラックホールを落下していく人は、
身長が短くなったり、その人の周りの光が伝わる範囲は長さが短くならなけ
ればなりません。
（ｖ＝ｃの場合）
事象の地平線では、ｖ＝ｃの速度で落下していると考えられます。この時
t1/t2=0 t2≠0 t1＝0
つまり事象の地平線を通過した瞬間は、時間が流れる速度は０になります。
このとき、落下していく人の身長は０になります。もちろん、懐中電灯の光
が届く周囲の長さも０になります。長さが０になれば、物質は存在しないこ
とになるでしょう。存在した物質の長さが０になる状態をぜひ見てみたいと
思います。
（このように物質の長さが０になることは、私はありえないと思います。）
（ｖ＞ｃの場合）
この後、光速度を越えて落下することになります。この時、時間は未来へと
進んでいたのが、過去へと進むようになるはずです。これは、タイムマシン
で過去に戻るような状態です。ぜひ相対論を基礎理論としたタイムマシンを
発明してほしいものです。
（私の考えでは、過去に放たれた光を、しだいに昔へと追いかけると解釈し
ています。ただし、この時の時間は未来へ進んでいます。）
また、平方根の中の数が負になるため、確定しないという人もいます。でも
判別式とグラフの関係から、これがどのような状態なのかについては、私な
りの考えは持っています。
（このように、懐中電灯を持ってブラックホールに落下すると、説明できな
いことがあります。これらについて種明かしをお願いしたいのです。）
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光が波であるという説があります。波は媒質を伝わるという考えがあります。
この考えだと、ブラックホールが光を飲み込んでいるのは、光の媒質を飲み
込んでいることになります。波は、媒質が往復運動または回転運動をしてい
ます。でも光には媒質がないと相対論は言っています。光の波は、媒質がな
くても伝達できるのでしょうか。媒質がない状態で光の波がどのように伝達
されるか、種明かしが楽しみです。
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光は質量０の光子が光速度で飛んでいると説明している人もいます。質量０
の物質がブラックホールの引力に引き寄せられるのでしょうか。質量がある
からこそ、引力に引き寄せられると私は考えています。質量が０である光子
がブラックホールの引力に吸い込まれるという種明かしもぜひお願いしたい
と思います。
光速度をブラックホールからの脱出速度の算定に使っています。この根拠も
ぜひ種明かししてほしいと思います。この種明かしには、質量０の光子の説
明がからんでいることは言うまでもありません。
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ブラックホールは、光や物質を飲み込み、特異点へと落ち込む現象が起きま
す。これはブラックホールは特異点以外は何もない空間であると考えられま
す。だとしたら、太陽の何倍もの質量は一体どこに消えたのでしょうか。
ブラックホールに吸い込まれた物体の質量がなくなるのは、吸い込まれてい
く途中のどの時点なのでしょうか。吸い込まれた原子はどうなるのでしょう
か。吸い込まれた光はどうなるのでしょうか。
ブラックホールの存在は、ブラックホールからエックス線が放出されている
ことで確認されているということを聞いたことがあります。でもエックス線
は電磁現象の一種です。この電磁現象の観測をブラックホールとして良いの
でしょうか。エックス線はブラックホール以外の説明もできるのではないの
でしょうか。
引力が何によって発生するかも明らかになっていない状態で、巨大な恒星が
存在するはずだと予測しています。引力についてはっきりしない状態で、ブ
ラックホールの巨大引力を想定していいのでしょうか。
ブラックホールに質量が吸収され異次元へ運ばれると、その分の重力が消滅
するはずです。この状態は重力波の変動を発生させるはずです。ブラックホ
ールからこの重力波の変動が観測されなければ、ブラックホールの存在は確
かめられたとは言えないと思います。
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私はブラックホールは存在しないと考えています。相対論やブラックホール
は常識では考えられないことを前提にしているようです。相対論やブラック
ホールについて発言している科学者様は、自分の言っていることに対して責
任を持ち、ほとんどの人が納得できる種明かしをしてほしいと、私は思いま
す。
私もドラえもん様の友達になって４次元ポケットを調べてみたい。これは、
縦横高さという空間の３次元に加え、時間が完全な１次元になっています。
時間が完全な１次元とは、時間を過去や未来へ自由に行き来できる状態にな
ります。空間の３次元と時間の１次元を合わせて４次元の時空になります。
時間を自由に行き来できる不思議な装置とはどのような構造なのか調べてみ
たい。でもドラえもん様は漫画の世界であり、現実の世界ではないのが残念
です。私が科学者様に要求しているのは、この４次元ポケットです。
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相 対 論｜相対性理論／宇宙論 相対論の考え方[連載] で、私は、時計が
＿＿＿＿＿
t1/t2=,/1-(v/c)^2 t1=宇宙船の時計の進む速さ
t2=地上の時計の進む速さ
v=宇宙船の地球に対する速さ
c=光が進む速さ
の割合で遅れると説明しました。しかし相対論では時計が遅れるのではなく、
時間が遅れると説明しているようです。この時間が遅れるという説明は、私
はいまだに納得できないのです。
宇宙船がt1時の時に、地上ではt2時になっています。もちろんt1＜t2です。
宇宙船 ――――t1時
地上 ――――――――t2時
絶対時間・・・・t1時・・t2時 （絶対時間＝時間を比べる基準）
宇宙船はt1時に地上に帰還しました。宇宙船のt1時は地上のt2時です。この
ため地上ではt1時にはまだ宇宙船は帰還していません。地上で宇宙船の帰還
が確認されるのはt2時です。このように宇宙船は帰還しているのに、地上の
観測者にとっては宇宙船は飛行中です。これは矛盾です。
また相対論は絶対時間を否定しているようです。絶対時間を否定すれば、時
間が短くなると言えなくなります。なぜなら、時間が短くなると言った場合
は、比べる基準に対して言っているからです。ですから、時間を比べる基準
（絶対時間）は必ず存在しなければなりません。
ちなみに時計が遅れる現象は、宇宙船の時計が地上の時計に対して遅れる現
宇宙船 ――――――――t1時 象です。t1時＜t2時です。表示時刻が異な
地上 ――――――――t2時 っても、絶対時間は同じです。なお、宇宙
絶対時間・・・・・・・・t2時 船の時計は速く進むように調整され、地上
の時計と同じ進み方になっているそうです。
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日経サイエンス2003年8月号 「もう一人の自分が住む世界、並行宇宙は実
在する。」これも遠い宇宙の話で、確かめることができないことは確実です。
ペンシルベニア大学 Ｍ、テグマーク氏にも、この種明かしをしてほしいで
す。表紙にこの題名を大きく載せている貴誌は、彼から種明かしをしていた
だいたのでしょうか。「実在する」という言葉は断定ですね。１００％実在
するということですね。確率を拡大解釈しているのではないのですね。
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ブラックホールや相対論の不思議がすべて種明かしされるのを楽しみに待っ
ています。種明かしができたときには、異次元旅行ができるようになってい
るでしょう。
私にはブラックホールや相対論、並行宇宙の種明かしをする能力はありませ
ん。
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最後までお読みいただきありがとうございました。 gyo
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