過去に戻り、未来に向かう、ブラックホールはなぜタイムマシンなのでしょうか?タイムトラベルは本当に可能なのでしょうか？

ブラックホールはタイムマシンですが、隠れた危険をはらんでいます。

このビデオ映像は、ブラックホールがどのように見えるかをシミュレートしており、ブラックホールの重力によって捕らえられた物質が、降着円盤と呼ばれる薄くて熱い構造に凝集しています。ブラックホールの極めて強い重力により、降着円盤のさまざまな領域から放射される光が歪められ、歪んだ外観が生まれます。ここで説明するブラックホールはタイムマシンとして機能し、過去や未来に戻ることができますが、そこには隠れた危険もあります。

画像提供：NASAゴダード宇宙飛行センター/ジェレミー・シュニットマン。

サム・バロン、オーストラリアカトリック大学

ブラックホールは天然のタイムマシンとも言え、過去や未来へ旅するのに使うことができます。しかし、近い将来に過去に戻って恐竜を見ることができるとは思わないでください。現時点では、ブラックホールに近づくことができる宇宙船は建造されていません。しかし、この小さな詳細を別にしても、ブラックホールを使って過去へ遡ろうとすることは、おそらく一生やらないであろう行為でしょう。

ブラックホールとは何ですか？

ブラックホールは非常に巨大で、通常は死にゆく星の崩壊によって形成されます。惑星や恒星と同様に、ブラックホールも重力場に囲まれています。重力場は、私たちが地球に「くっついている」理由であり、地球が太陽の周りを回る理由です。

経験則として、物体の質量が大きいほど、その重力場は強くなります。私たちが宇宙を旅することを極めて困難にしているのは、地球の重力場です。だから私たちはロケットを作ります。極限のスピードでのみ地球の重力を突破できるのです。ブラックホールの重力場は非常に強いため、光さえも脱出することができません。信じ難いかもしれませんが、光の速度は科学で知られている最速の速度です。

ちなみに、ブラックホールが「黒い」のは、暗闇の中で懐中電灯を木に当てることができるのと同じように、ブラックホールに懐中電灯を当てることができないからです。

空間の拡張

アインシュタインの一般相対性理論によれば、物質とエネルギーは宇宙に特別な影響を及ぼし、空間を曲げたり伸ばしたりできるそうです。物体の質量が大きいほど、その周囲の空間は大きく伸びたり曲がったりします。

巨大な物体が宇宙空間に谷のような「地形」を作り出します。物体が近づくと、この谷に落ちます。したがって、ブラックホールのような巨大な物体に十分近づくと、その中に落ちてしまいます。これは、光がブラックホールから脱出できない理由でもあります。谷の側面は急峻すぎるため、光は脱出できるほど速くないのです。

遠くからブラックホールに近づくにつれて、ブラックホールによって形成される谷はどんどん急峻になっていきます。谷が急峻になり光が逃げられなくなる地点が事象の地平線です。事象の地平線は、将来のタイムトラベラーを目指す人々にとって興味深いだけでなく、その存在が時間の性質に対する私たちの理解に影響を与えるため、哲学者にとっても興味深いものです。

ブラックホールは時間を歪める

空間が伸びると、時間も伸びます。質量の大きい物体の近くにある時計は、質量がはるかに小さい物体の近くにある時計よりもゆっくりと進みます。つまり、ブラックホールの近くの時計は地球上の時計よりもはるかに遅く進むことになります。つまり、ブラックホールの近くでの 1 年は、映画「インターステラー」で見たように、地球上での 80 年に相当する可能性があるのです。

このようにして、ブラックホールを使って未来へ旅することができます。地球の未来に到達したいなら、ブラックホールの近くを飛んでから地球に戻るだけでいいのです。ブラックホールの中心に十分近づくと、時間の流れが遅くなりますが、事象の地平線を越​​えない限り、ブラックホールから脱出して地球に戻ることができるはずです。

時間のサイクル

それで、過去はどんな感じだったんですか?ここからが本当に興味深いところです。ブラックホールは時間を大きく歪ませ、出発点に戻ることができます。

一枚の紙の両端をつなげて円を形成することを想像してください。ブラックホールが時間に対して行う作用はこれなのかもしれない。こうして、自然のタイムマシンが誕生したのです。物理学者が「閉じた時間曲線」と呼ぶこのループに何らかの方法で入ることができれば、未来に始まり過去に終わる宇宙の軌道上にいることに気づくでしょう。

このサイクルでは、出来事の原因と結果を解明するのが難しいことにも気づくでしょう。過去の出来事は将来の出来事を引き起こし、将来の旅は過去の出来事を引き起こします。

隠れた危険

さて、あなたはブラックホールを発見しました。そして、信頼できる宇宙船を使ってブラックホールに近づき、過去へ旅して恐竜に会いに行きたいと思っています。それは幸運のようですね。

しかし、これには3つの問題があります。まず、できる最善のことは、ブラックホールの過去を旅することです。つまり、ブラックホールが恐竜の絶滅後に作られたのであれば、時間を遡ることはできないということです。

第二に、タイムループに入るには、おそらく事象の地平線を越​​える必要があるでしょう。つまり、過去のある時点でループから抜け出すには、事象の地平線を離れる必要があるということです。しかし、事象の地平線を離れるには光速よりも速く移動する必要があり、それは不可能だということはほぼ確実です。

最後に、おそらく最悪なのは、あなたとあなたの船が「スパゲッティ化」を経験することです。おいしそうでしょう？残念ながら、これは良いことではありません。事象の地平線を越​​えると、麺のように引き裂かれます。実際、あなたは非常に薄く引き伸ばされ、空虚の中を螺旋状に走る単なる原子の列になってしまうかもしれません。

したがって、ブラックホールのタイムワープ特性について考えるのは楽しいが、過去へ旅して恐竜を訪ねることは、当面の間は空想のままだろう。

サム・バロンはオーストラリアカトリック大学の科学哲学の准教授です。

基本的な議論: ブラックホールは未来や過去へ移動できるタイムマシンです。しかし、それはそれほど単純ではありません。

作成者:EarthSky Voicesand

FY: 暁の雨

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