ブラックホールとワームホールのどちらがより強力でしょうか?共通点と相違点は何でしょうか?

どちらも穴のように見えますが、異なる種類の穴です。 1つは本物の穴で、もう1つは偽物の穴です。どれが本物の穴でどれが偽物の穴か知りたければ、見れば分かるでしょう。

これらに共通するのは、すべてが極度の重力の結果であるということです。

これら 2 つの「穴」は、アインシュタインの重力場理論によって予測されており、無限の重力の必然的な結果です。現在、ブラックホールの存在が確認され、その真の姿が世界中の科学者によって捉えられています。それがM87ブラックホールの写真です。しかし、ワームホールは理論上はまだ存在しており、現実に存在することは確認されていません。

これはちょっとした論争を引き起こしました。ワームホールは存在しないと信じている人もいれば、ブラックホールとホワイトホールがワームホールの入り口と出口であると信じている人もいます。しかし問題は、ホワイトホールがこれまで発見されていないことです。

ブラックホールの形成メカニズム

ブラックホール形成の主なメカニズムは、物体の質量が極度に圧縮されることです。自身のシュワルツシルト半径まで圧縮されると、ブラックホールになります。いわゆるシュヴァルツシルト半径は、アインシュタインの重力場の正確な解であり、極度の重力下では必然的な結果です。この理論は、アインシュタインが一般相対性理論を発表した直後の1916年にカール・シュヴァルツシルトによって発見されました。

シュワルツシルト半径は、すべての物体が持つ臨界点です。この臨界点内で圧縮されるだけの圧力がある限り、ブラックホールになります。現在、宇宙の天体がこの極度の圧力に達する方法は 2 つあります。1 つは、巨大な星の中心核における極度の重力収縮圧力で、中心核の物質が極度に高密度になります。もう 1 つは、極めて高密度の天体である中性子星です。中性子星の質量がオッペンハイマー限界 (太陽の約 3 倍) に達すると、ブラックホールへと崩壊し続けます。

ブラックホールを形成する星の質量は、一般的に太陽の質量の 30 倍以上である必要があり、中性子星を形成する星の質量は、一般的に太陽の質量の 8 倍以上である必要があります。太陽の30倍以上の質量を持つ恒星が超新星爆発を起こすと、極度の圧力によって、すでに極めて高密度の核が自身のシュワルツシルト半径内に直接圧縮され、太陽の3倍以上の質量を持つブラックホールが残る可能性があります。太陽の8倍以上の質量を持つ恒星が超新星爆発を起こすと、その中心核に太陽の1.44倍以上の質量を持つ中性子星が残ることがあります。

中性子星は、その極めて強い重力により、周囲の恒星物質を吸収し、質量を継続的に増加させます。質量がオッペンハイマー限界に達すると、中性子の縮退圧力はもはや自身の重力収縮圧力を支えることができなくなり、ブラックホールに崩壊します。

シュワルツシルト半径を理解する方法

物質が極度の圧力によって自身のシュワルツシルト半径に圧縮されると、奇妙な現象が発生します。すべての物質が中心にある極めて小さな特異点に無限に崩壊し、特異点の周囲に何も存在しない極度に歪んだ空間が形成されます。この球状の空間はシュワルツシルト半径、つまり事象の地平線とも呼ばれます。

この球状の空間では、重力は無限大に達し、秒速約30万キロメートルで移動する光であっても、どれだけ強くても逃れることはできません。

シュワルツシルト半径の大きさは質量に比例し、計算式は R=2GM/C^2 です。ここで、R はシュワルツシルト半径、G は万有引力定数、M は物体の質量、C は光速を表します。この式によれば、シュワルツシルト半径は物体の質量から計算できます。物体の質量は観測されたシュワルツシルト半径から計算することもできます。

どの物体にも独自のシュワルツシルト半径があります。たとえば、太陽のシュワルツシルト半径は 2952 メートル、地球のシュワルツシルト半径は約 9 ミリメートル、原子のシュワルツシルト半径は約 1.48*10^-37 メートルです。

理論的には、極めて小さなブラックホールが存在する可能性があります。ビッグバンの期間中に、極めて小さな原始ブラックホールが多数生成された可能性がある。しかし、ブラックホール蒸発理論によれば、ブラックホールが小さいほど蒸発が速くなり、ブラックホールが大きいほど蒸発が遅くなります。したがって、それらの原始ブラックホールは蒸発している可能性が高い。これらのブラックホールは今のところ宇宙では発見されていません。最小の恒星ブラックホールは太陽の3倍の質量より大きい。

太陽1個分の質量を持つブラックホールが完全に蒸発するには1064億年かかります。質量が10億トンのブラックホールのシュワルツシルト半径はわずか1.48×10-18メートルですが、蒸発するには数兆年かかります。キロトンの質量を持つブラックホールはわずか 1 秒で蒸発し、原子スケールのブラックホールは一瞬で消滅します。したがって、これらの小さなブラックホールは人間に何らかの影響を与えることはできません。

巨大なブラックホールは決して満杯にならない

ブラックホールの主な機能はあらゆる種類の物質を飲み込むことであり、決して満たされることはありません。ブラックホールの質量が大きいほど、その吸収速度は速くなり、物質がシュワルツシルト半径の極限の重力場に入ると、それがどんなに強くても脱出することができます。これまでに発見された最大のブラックホールは SDSS J073739.96+384413.2 と番号が付けられており、その質量は太陽の 1040 億倍で、天の川銀河の半分の質量に相当します。

科学者らが初めて撮影したブラックホールはM87ブラックホールと呼ばれ、太陽の65億倍の質量を持ち、10年ごとに太陽1個分の質量を飲み込むことができる。最近、太陽の340億倍の質量を持ち、毎日太陽の質量1つを飲み込むことができるJ215と呼ばれるブラックホールが発見されました。太陽の質量は 1.9891*10^30kg であり、これは地球の 330,000 倍の質量に相当することを知っておく必要があります。

ワームホール形成メカニズム

ワームホールの形成も重力場に基づいていますが、ブラックホールとは異なり、ワームホールは天体ではありません。むしろ、それらは時空の強い歪みによって形成された穴です。この穴は、大きく離れた 2 つの時空を近づけ、時空旅行を可能にする時空トンネルです。ワームホールの概念は、オーストリアの物理学者ルートヴィヒ・フレイムによって最初に提唱され、後にアインシュタインとネイサン・ローゼンによって重力場理論に組み込まれました。アインシュタイン・ローゼン橋とも呼ばれます。

したがって、ワームホールは穴、時空トンネル、または時間と空間をつなぐ橋です。

私たちの宇宙はさまざまな天体で満たされています。それらの質量と動きは周囲の時空を乱します。私たちは、この目に見えない時空を海として想像することができます。天体の乱れにより、この海には渦潮が多く発生しています。時々、これらの時空の渦の中心に小さな穴が現れ、それが直接水の底に通じることがあります。この穴を掘削すれば、より早く水底に到達できるだろう。

この時空の渦は、大きく離れた 2 つの空間を接続します。この時空トンネルに入ることができれば、それはトンネルを通り抜ける列車のようなものになります。速度を上げなくても、遠くの目的地に早く到着できます。他の人々は、この時空トンネルは並行宇宙を結び付け、宇宙の境界を越えることができると信じている。

ワームホールはまだフィクションだが、ブラックホールはずっと前から発見されている

今のところワームホールは発見されていないが、ブラックホールの存在はずっと以前から確認されている。 2017年には、科学者らは5500万光年離れたM87ブラックホールの写真も撮影し、ブラックホールの本当の姿を見た。ブラックホールの発見と研究により、アインシュタインの一般相対性理論の予測が再び確認され、多くの科学者がノーベル賞を受賞しました。

一般的に言えば、ブラックホールは単一の天体であり、ワームホールは単なる時空現象です。したがって、ワームホールとブラックホールは、シェフと理髪師のように、一方が人々に食事を提供し、もう一方が人々の髪を切るのと同じように、完全に異なるものです。どちらが優れていると思いますか?

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