【宇宙】相対性理論を破綻させる「裸の特異点」は存在可能 - ケンブリッジ大 ©2ch.net
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ケンブリッジ大学の研究チームは、アインシュタインの一般相対性理論が成り立たなくなる「裸の特異点(Naked Singularity)」が、4次元時空(空間3次元＋時間1次元)において存在できるとする研究結果を発表した。これまで、5次元以上の高次元空間については裸の特異点が存在する可能性が指摘されていたが、私たちの住んでいるこの宇宙と同レベルの次元であっても裸の特異点が存在しうることを示すシミュレーション結果が得られたのは今回がはじめてであるという。研究論文は、物理学誌「Physical Review Letters」に掲載された。
ブラックホールの内部では質量が中心の一点に集中しており、この点では、密度と時空の曲率が無限大になると考えられている。そこでは、無限大の密度などを計算で扱うことができないため、アインシュタインの一般相対性理論を含む既存の物理法則が成り立たなくなる。このように無限大の出現によって物理法則が破綻する点は「特異点」と呼ばれる。
一方、ブラックホールに吸い込まれると強い重力場にとらえられ、光でさえも戻ってこられなくなるとされている。光が戻れなくなる地点(ブラックホールの内部と外部の境界面)は「事象の地平面」と呼ばれる。ブラックホールの内部で起きた出来事は外部からは観測できず、外部の宇宙に対しては因果関係をもたないとみなせる。
したがって、特異点が存在したとしても、それがブラックホールの内部にあるかぎりは外側の世界には影響がないと考えることができる。物理法則が成り立たない場所が宇宙の中に存在しているのは都合が悪いが、そのような不都合な場所は、上手い具合に事象の地平面によって周囲から覆い隠されているようにみえる。この考え方を「宇宙検閲官仮説(cosmic censorship conjecture)」という。物理学者のロジャー・ペンローズらによって提唱された。
宇宙検閲官仮説がどんな場合でも必ず成り立つかどうかは、議論が分かれるところであり、特異点が隠されずにむき出しの状態で存在する「裸の特異点」についてもさまざまな検討が行われている。
特殊な時空の条件を考えた場合には、裸の特異点が存在可能になるとする研究はいろいろと出てきており、たとえば、2016年にケンブリッジ大学のチームがスパコンを使って行ったシミュレーションでは、5次元空間上に存在する環状のブラックホールでは裸の特異点が形成されるという結果が出ている。
今回の研究が注目されるのは、5次元以上の高次元空間ではなく、私たちの宇宙と同じ次元レベルである4次元時空でも裸の特異点が存在しうると示されたところにある。ただし、この宇宙とまったく同じ性質をもつ時空というわけではなく、時空の曲率が負である「反ドジッター空間」という条件がついている。
観測されている実際の宇宙は、曲率がほぼゼロの平坦な時空構造であるとされており、負の曲率をもつ反ドジッター空間とはかなり異なっている。反ドジッター空間のイメージは、下図のように乗馬の鞍のような形に時空が歪曲した宇宙である。
平坦な3次元空間内にある2次元曲面として描いた場合の反ドジッター空間(Credit: Wikimedia Commons)
http://n.mynv.jp/news/2017/06/02/249/images/002l.jpg
反ドジッター空間の特徴として、ある点から出発した光が直進していくと、最終的にもとの場所に戻ってくるという性質がある。これは光が反射して帰ってくる境界面をもっているともいえる。研究チームは、この境界面における自由度を利用することで、系にエネルギーを加えたときに裸の特異点が形成されることをシミュレーションによって示したとする。
研究チームのJorge E. Santos氏は「今回示された裸の特異点は、シミュレーション内に荷電粒子を加えた場合には消滅するようにみえる」と話し、この問題についてさらに調べているところであるという。
荷電粒子の問題は、宇宙検閲官仮説と量子重力理論における「弱い重力予想(weak gravity conjecture)」の間に何らかのつながりがあることを示唆するものであると考えられている。「弱い重力予想」とは、矛盾のない量子重力理論であれば、どんな理論であっても重力がもっとも弱い力として現れるとする仮説であり、十分な量の荷電粒子の存在が不可欠とされる。このため、反ドジッター空間においては、弱い重力予想における荷電粒子の存在によって特異点が消滅することで、宇宙検閲官仮説が維持されるのかもしれないという。
裸の特異点が存在できる宇宙モデルの研究は、重力理論と量子力学を統合する量子重力理論を完成させる上でも役立つと考えられている。
http://news.mynavi.jp/news/2017/06/02/249/ 理系って、誰にでもわかるように説明するのが下手だよな
理解が社会で上にいけない原因はこれだと思う >>893
ほだよなぁ〜
素粒子を観測する為に膨大なエネルギーをぶち込めば何かは観測できんだんべ
お金とエネルギーは等価である
我々の世界ではW >>913
一理あるが
安易な言葉でわかったつもり(さらにそれでもわからん馬鹿もいる)になってる(日本の)文系もひどいんだけどな 理系は「簡単のため」という日本語の誤用から反省したほうがいい？ もう、こういうのって言った者勝ちだな
こんなもの超ひも理論と同じで検証のしようが無いのだから エネルギー保存則は経験則から信じられてるものなんだな
電気エネルギー→炎エネルギー→風エネルギーに変わってもエネルギーは変わらない
電気 - 炎 = 0、炎 - 風 = 0、風 - 電気 = 0 電気エネルギー=炎エネルギー
だから代数方程式が作れる ヒュームにいわせれば、経験則はベイズ推論であって、主観性を免れない。
人類が経験できる時間が宇宙の時間の中のごく僅かでしかない。 ブラックホールの時空の地平面から重力が出てるんだろうな。
球の中は別時空だと仮定すればな。 都合の良い理論だと思う、計測した数値じゃなく
経験則から数式を作ってる 地球から木星くらいまで届く棒を作って無重力下で全力スイングしたら棒の先っぽって光速超える？ >>920
大気圏外に出たもの勝ち
海の生物が陸の生物を主食にしている話は聞かないが
陸の生物が川の魚を副食にしている場面には良く出くわす
イルカ位に頭が良い人物は神話にも出てくる >>913
数式と論理をていねいに根気よくたどる努力を惜しまなければ本来は誰にでも分かる話しかしてないはずなんだけどね
手ぶらでエベレスト登頂するのが無謀なのといっしょで、装備（数学的道具や基礎概念の理解）と訓練（問題演習として実際に方程式を解いてみること）がどうしても必要
根気がいる部分をすっとばして結論だけ手っ取り早く知りたいなら>>1みたいな解説記事で我慢するしかない
そういう意味でいうと、この記事はかなり親切に書かれてるほうだと思うよ >>923
ワイエルシュトラス博士に言わせれば、
∀ε>0, ∃δ>0 s.t. ∀x∈R 0<|x-主観|<δ⇒|f(x)-客観|<ε 【漫画】ドラえもん作中での難題「アルファがベータしたらカッパらった。なぜだろう」の解答がついに判明！故・藤本先生のメモ書きにより
http://egg.2ch.net/test/read.cgi/%72%69%76%65%72/1491915371/l50 >>21
驚くべき事実を発見したが文字数制限でここには書けない 数学として正しい事が物理として正しいとは限らない
現実を想定して数値を出すならば
考慮しなければならない補正項がまだあるかもしれないからだ 別宇宙っていうが
人間の認知能力が三次元として認知するから、別宇宙がこの宇宙の外部にあるかのようになったのでは？ >>935
十本の指でかんじょしてっからだんべ
オラが尋常小学校に入学したときには百までかんじょできる天才少年がいたぞ >>850
特定の形のブラックホールだと、その地平線の内側では数学的に時間と空間が入れ替わるとか聞いた なんぼ亀さんの話を聞いても聞き漏らした部分を乙姫が理解できないのと同じように
浦島も玉手箱を理解するには開けて見るより方法は無かった
りんごを食べちゃダメよ！
ま、動物でもよく見かける現象じゃ
一人前に成長した子供を母親が追い払うのは
子供同士の近親相関を防ぐ目的も有るのだろう >>911
オイラーの公式は便利だからつかってるだけで 別に宇宙が複素数で出来てるわけではないぞ そもそも３次元に存在するものでは５次元が予測出来るはずもなく。。 えるしっているか
直行する二つの座標は一瞬しか交わらない
だが時代は回る
あの地平線は輝くのだ！(拳を握りしめながら) 事象の地平面＝ブラックホールの黒い部分
→まだ観測されたことがないけどパンティみたいなもの
特異点＝ブラックホール内部にあるといわれる密度無限大の点
→おそらく観測されることが無い（法則が破綻するから）がまんｋみたいなもの >>951
物理法則が破綻するわけじゃなくて、今ある理論では説明（観測）できないだけ
将来的に新しい理論が出来れば観測できる可能性もある >>1
もういい加減重力なんて存在しないことを認めようぜ >>850
次元とはそれが存在することによって
０以上の数値と定義づけられ
その存在に多様性が加わる もっと噛み砕いて言ってもいいが２ｃｈなのでめんどくさいはｗ >>952
(1-i)の3乗を回転で説明してくれし 重力というものが存在していなくて、量子力学的な粒子の確率的発生がみせる
力のようなものであるということを認めるならば
光が絶対にそこから出てこれないブラックホールなんてものは実は無いんだよ
確率的に極限まで脱出確率が下げられているから脱出できないように見えるだけ
俺たちの身の回りで言えば、俺たちの目の前にあるパソコン
その中のCPUのクロックはなぜ3ギガヘルツで頭打ちになってしまったのか
理由はそれ以上の周波数になると回路が細すぎて回路の間を電子がワープしてしまうから
ワープなんて現象は目の前にあるんだよ
同様にブラックホール内の光だって外に出る確率は存在している
絶対に出てこれないわけではないのだから、境界面なんてあるように見えるだけ
実際は揺らいでいる >>957
z = root(2) * (cos(7π/4) + i * sin(7π/4))
極形式の方が良いだろ >>955
ま、人間社会なら若いね〜ちゃんのケツを追った方が楽しいけど
始まりを知るにはばぁ〜ちゃんの方角を見るしかあんめ
ふるきをたずねあたらしきを空想する
しかし人は空を眺める
そこは平面だった 言葉でゴチャゴチャ説明されても分からんから裸の特異点を数式で説明してくれ。 >>932
太陽のように活動中の星は核融合反応で熱を出してるので
熱に由来する膨張圧力が重力とつりあう状態で形を保っている
核融合に使える元素を使い切るとこのバランスが崩れて
重力によって星の中心に向かってつぶれていく力のほうが強くなる
その過程で超新星爆発とかいろいろあるがすっとばすと、
星の質量がある値より大きい場合には最終的に中性子星になる
中性子星というのは中性子がぎっちぎちに詰まった超高密度天体
太陽と同じくらいの質量が半径10km程度の小さな天体に集中している
この状態で重力(自重でつぶれる力)とつりあってバランスしているのは
中性子に縮退圧が働いてそれ以上は中性子のエネルギーが低くなれないからで
この辺のしくみはもう量子力学の世界の話になるので正直おれもよくわからん
とにかくこの中性子の縮退圧というのが今のところ知られている中では
重力でつぶれていく力に対抗できる最後のストッパーみたいになっている
なので星の質量が中性子になれる下限の質量よりももっと大きいときには
重力がさらに強くなるので中性子の縮退圧でもつぶれる方向の力に対抗できなくなる
そうなるともう歯止めが効かなくなって星は自重によってどこまでも際限なくつぶれていく
最終的には体積ゼロの質点にまでつぶれるところまでいく
すると星の質量がMなら密度は質量÷体積＝M/0＝∞という話になって
密度無限大の特異点というのが出てくる
だから特異点というのは大きさがないから特異点なのであって
どんなに小さくても大きさがあるうちは超高密度天体ではあっても
普通に割り算で密度が決まるから特異点にはならない
というわけなので、中性子の縮退圧が効かなくなってさらにつぶれていく過程で
何が起こるのかというのは今の物理学の知識では完全には解明されてないと思う
量子の世界での重力の働き方をきちんと説明できる理論ができてないから
もしかすると極限までつぶれていく過程で何か未知の効果が働いて
重力崩壊とバランスしてしまい実は特異点の形成までいかない可能性もあるような気がする >>957
０点からの距離が３乗になって
角度が３倍になる 強い力って距離に対して一定なんだろうか？
隠し間の距離が短くなると強い力が増大し、重力の縮退圧を超えるなら、特異点は発生しないと思うんだが。 空間にx・y・zの3座標があるなら
時間にも3座標があると思うんだ >>964
究極の形を形成すると重力の呪縛から解放されるなんて話を聞いた事が有る。
鉛筆が倒れる例えだか素粒子に重さが無くなる話だか忘れたが
光子に質量が無いのだから質量ゼロの暗子が存在してもオラは驚かない 理論上あっても良いのと実際あるかは別だから
結局どう実証するのかが問題 >>972
ほだよなぁ〜
ひも理論で使い古したスキンをゴミ箱に捨てて置いたらへばり付いて薄々じゃ無くなったなんて話されたら飯が不味くなる FateGOの18禁同人誌のタイトルにしか聞こえない >>974
離れると引力が強くなり、近付くと斥力が急激に強くなるみたいやね。 >>961 >>965
中心があって外から観測するとサイズ０でも
中の人はサイズ∞なんだろうな 時間連続体の虚数時間も想像できないのに
多次元時間となると何のことやら >>902
時間も空間も最小の単位があるはずだよね >>979
強い力は距離が近いとほとんど強い力が効かないけど離れると物凄い力になる
これは強い力を伝えるグルーオン自体が強い力の影響を受けるためで
クォークとクォークを引き離そうとすると間にグルーオンが湧いてきてそれらが強い力でくっつこうとするから
引き離せば引き離すほど力が強くなってしまう >>987
男女の間でも言えるよねw
周りから反対されると余計に燃え盛る見たいな
ほっときゃ直ぐに別れるようなカップルなど特に >>986
オラもそう思っていた
ふんだって空間ちゃトビトビだっていうんじゃない
不連続って表現するの？
その隙間はなんて表現するんだんべw 実時間は人間の認知が作ったもので実際は虚時間、つまり空間なんじゃないの 凶真「反ドジッター空間だと？ドジっ娘アピールはよせ！」 裸の特異点といったら葉王だが知ってる人いないんだな。 この世の全てが観測できるなら人の思考や行動も含めて未来は完全に予知できるそうだな >>932
物理学で言う「点」とは、位置情報は持ってるけど大きさの情報を持たないものを言います。
電子は大きさ（内部の構造と置き換えても良い）を持たないので点粒子として考える。 >>998
ラプラスとかって人がそんな事考えたようですが、実はそれは不可能です このスレッドは１０００を超えました。
もう書けないので、新しいスレッドを立ててくださいです。。。
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