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緊急です ブラックホールについての理解は、これで正しいですか? 回答どうかお...

sff********さん

2019/7/215:16:30

緊急です
ブラックホールについての理解は、これで正しいですか?
回答どうかお願い致します。

ブラックホール,プランク,プランク密度,プランク時間tp,プランク距離lp,特異点,BIGBANG

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buj********さん

2019/7/223:28:48

■気になったのは、「特異点」です。

従来の物理学である、一般相対性理論や量子論では、大きさ0で密度と重力が∞になる特異点を計算する事ができません。

よって特異点は解明されていません。

そのため、これらを1つに統合した「量子重力理論」という新しい物理学を模索中です。

その理論の有力候補として、超弦理論(超ひも理論)やM理論という仮説があります。

この仮説が正しいとすると、ブラックホール本体は、大きさを持ち、その結果、密度も重力も∞にならず、特異点とはなりません。

ただ、いづれにしても、ブラックホールの本体は、質量があるので「物質」だと言えるのではないかと思います。

■参考、補足として ----------------------------------------------

1. 近くの星(恒星など)のプラズマガスを重力で引き込んで、降着円盤や宇宙ジェットを形成する。
降着円盤から発するX線や電波の観測により、ブラックホールだとわかる。

2. ブラックホールに近づくほど、重力により時間の流れが遅くなる。(一般相対性理論)
ブラックホールに落ち込む人から見ると事象の地平面を超えて、特異点まで通常の時間の流れを感じながら落下するが、それを外から見る観測者は、事象の地平面を超えられずに時間が止まったように見える。

3. ブラックホールは他の物質を取り込むとその質量分だけ質量が増えて、事象の地平面のサイズが大きくなる。

4. ブラックホールは長い時間をかけて蒸発する。(質量が大きいほど長寿命)

5. ブラックホールは太陽質量の30倍以上の星が超新星爆発を起こした後に出来る。

6. 超新星爆発から、ブラックホールになる過程を重力崩壊という。 これによりブラックホールの両極プラマイ2度の円錐状にガンマ線バーストという放射が起こり、その先数千光年まで、生命のいる惑星に悪影響を及ぼす。

7. ブラックホールの周囲は空間が強く歪むため、背景の光がレンズのように歪む。
この現象を「重力レンズ」という。

8. 各銀河の中心には、太陽質量の数万、数億倍の超巨大なブラックホールが存在する。(例外もあり)

9. LHC(大型ハドロン衝突型加速器)で人工的にマイクロブラックホールという素粒子サイズのブラックホールを作れる可能性がある。

10. 今年の4月にM87銀河の中心にあるブラックホールの画像が、人類史上初めて公開された。
これにより予想シミュレーション結果と画像が一致した。
現在、天の川銀河中心にある、いて座A*ブラックホールの画像を解析中である。

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wak********さん

2019/7/300:18:38

プランク密度が、この宇宙の最高密度であることを、ご存知ない方↓が居られるので説明します。

「①プランク密度より高密度」であると、「物質粒子同士の万有引力」が「物質粒子が最大加速度で動く力」よりも大きくなるため、物質粒子同士は二度と離れなくなります。これでは、「ビッグバン」は起こりません。ですから命題①は偽です。
∴最も高い密度は「プランク密度」です。そして「プラン密度」とは、一辺がプランク距離lpの立方体に、1粒のプランク粒子(プランク質量mpの粒子)が入った状態です。

そのことを詳説します。
2個のプランク粒子(プランク質量mpの粒子)がプランク距離lpまで近づいた時の万有引力F=Gmp^2/lp^2=G×(ħc/G)×(c^3/ħG)=c^4/G=プランク力Fp
です。

一方、この宇宙の最高加速度はプランク時間tpに光速度cに達するものです。つまり、c/tpでこれを「プランク加速度ap」と言います。∴
プランク粒子がプランク加速度で移動する時の力F’=プランク質量mp×プランク加速度ap(=c/tp)=√(ħc/G)×c÷√(ħG/c^5)= c^4/G=プランク力Fp
です。

この様に、2つのプランク粒子がプランク距離lpまで近づき万有引力で互いに引き合う力と、双方の粒子が動こうとする力とが、共にプランク力Fpとなり釣り合います。これではまだ2つのプランク粒子は、離れることが出来ます。
そして、プランク距離lpより近づくと、万有引力の方がプランク粒子が動く力より強くなり、プランク粒子同士は二度と離れられなくなります。
ビッグバンより前の状態が大きさのない点であると、物質粒子間に働く万有引力は無限大となり、粒子同士は二度と離れられないことが良く分かります。

しかし、現実には「ビッグバン」により宇宙は膨張しました。「プランク密度」より高密度では、宇宙は膨張できないので、この宇宙の最高密度は「プランク密度」です。

cat********さん

2019/7/223:40:32

左上の文章:
間違いではないんですが、これだと、一旦中性子星が出来て、次にそれが収縮するという2段階のような印象を受けますが、実際には超新星爆発が起こった後、一気にブラックホールになります。あと、「角」は「核」の誤記ですよね。

右の上の文章は、まぁ、よいと思います。

右の下の文章:
特異点で重力が無限大になるのではなく、事象の地平面から内側ではすべて重力は無限大です。どんな力をもってしても外には出られないのだから。特異点について言うなら、「密度」が無限大と言うのが適切です。

また、カー・ブラックホールは裸の特異点を持つと言っている人がいますが、カー・ブラックホールでは特異点はリング状ですが、事象の地平面の内側にあり、裸ではありません。


あと、質問そっちのけで自論を展開している人たちがいますが、知恵袋はそういう場ではありません。勘違いは止めてほしいですね。特に、「この宇宙の最大の密度はプランク密度です」という回答がありますが、現代の物理学にはそのような法則はありません。「物理学では~」と言うなら、自分以外の第三者の説明を引用するべきです。それができないのであれば、自分の勝手な思い込みと判断するしかないでしょう。

wak********さん

2019/7/223:30:09

物理学では、密度の上限は「プランク密度」とされています。
ですからブラックホールもそれ以上の密度になることはできません。

点には大きさがありません。数学では点がありますが、現実の世界では大きさの無いものは存在しません。
また、大きさのあるものは大きさの無い点に収縮できません。更に、大きさの無いものが質量を持つことはできません。

ですから、ブラックホールは点であるとの思考は観念に過ぎず、現実ではありません。

また、「プランク密度」をご存知ない方が居られますので、説明致します。先ず「プランク単位系」について説明させて下さい。

この宇宙の大きさや距離の最小単位は、プランク距離lp=1.616229×10^-35[m]です。この宇宙にある物質も光もあらゆるものは、一本の「超ひも」の振動として表されます。その「超ひも」の長さが「プランク長」程度と考えられています。
ですから、あらゆるものの大きさの下限はプランク距離lpです。そして、一本の「超ひも」上を振動が光速c=299,792,450[m/s]で伝わります。ですから、一本の「超ひも」の端から端まで振動が伝わるのに、プランク時間tp=5.39116×10^-44[s]掛ります。これが時間の最小単位です。

一本の「超ひも」の振動回数が増える程、質量の重い粒子となります。一本の「超ひも」の最大振動数はプランク時間tpに1[rad]です。この粒子が最も重くエネルギーの高い粒子です。その粒子のエネルギーは、換算プランク定数ħ×ω(角周波数[rad]/s)で計算出来ます。

最も重い粒子のエネルギーE=1.054364×10^-34[Js]×1/プランク時間tp(5.39116×10^-44[s])=1.956150×10^9[J]=プランクエネルギー
です。これを質量に直すには「E=mc^2」→[m=E/c^2]を使います。
最も重い粒子の質量m=プランクエネルギー÷c^2=1.956150×10^9[J]÷(299,792,450[m/s])^2=2.176509×10^-8[Kg]=プランク質量mp
です。

ですから、この宇宙の最大密度は、最大質量となった一本の超ひもがプランク体積(一辺がプランク距離lpの立方体の体積)に閉じ込められた状態です。
プランク体積=プランク距離lp^3=4.220112×10^-105[㎥]
です。

従って
プランク密度=2.176509×10^-8[Kg]÷4.220112×10^-105[㎥]=5.157468×10^96[Kg/㎥]
です。何ものもこれを超える高密度になることは出来ません。従って、ブラックホールの密度もこのプランク密度です。

以下に、プランク単位系の導き方を記しておきます。
この世の最小距離を「プランク距離(lp)」、最小時間を「プランク時間(tp)」、一粒の粒子の最大質量を「プランク質量(mp)」と言います。そして、その3つは、換算プランク定数ħ(1.054364×10^-34)J*sと万有引力定数G(6.67384×10^-11) m^3Kg^-1s^-2と光速度c(2.99792458×10^8)m/sで表わすことが出来ます。
プランク距離lp=√(ħG/c^3)= (1.616229×10^-35)m
プランク時間tp=√(ħG/c^5)= (5.39116×10^-44)s
プランク質量mp=√(ħc/G)= (2.176510×10^-8)Kg

何故、この様に表せるのでしょうか。
1本の超ひもの長さはプランク長lpです。その上を振動が光速cで伝わります。1本の超ひもの端から端まで振動が伝わる速さがプランク時間tpです。従って、
①c=lp/tp
です。また、1本の超ひもの振動数が多くなるほど質量が増えます。そして、最短時間であるプランク時間tpに1[rad]振動する超ひもが最も重くなります。この時の振動回数は、(1/tp)[rad/s]です。
従って
最大振動数の超ひものエネルギーE=ħ/tp
です。「E=mc^2」(導き方は後ほど説明します)なので、
最も重い粒子のエネルギーE=mp*c^2
です。従って
②ħ/tp= mp*c^2
です。また、プランク質量mpに物質Aがプランク距離lpまで近づくと、Aはこの世の最大加速度で引かれます。この世の最大加速度とは、最小時間tpで最高速度cに達するものです。ですから
この世の最高加速度=(c/tp)m/s^2
です。加速度は質量に比例し距離の2乗に反比例するので、万有引力定数Gを使うと
③c/tp=G*mp/lp^2
となります。
③より
lp^2=G*mp*tp/c
です。②より
mp=ħ/tp*c^2
です。従って
lp^2=G*mp*tp/c=ħ*G/c^3
lp=√(ħ*G/c^3)
①より
tp=lp/c=√(ħ*G/c^5)
mp=ħ/tp*c^2=√(ħ*c/G)
です。
この様に、プランク質量mp同士がプランク距離lpまで近づくと、お互いにこの世の最高加速度c/tpで引き合います。お互いにそれでエネルギーを使いきりますが、相手に動かされエネルギーを受け取るので、減ることはありません。しかし、相手のプランク質量mpを最小距離lp動かすだけのエネルギーEを持っていなくてはなりません。エネルギーE=質量×加速度×距離です。
従って、
プランク質量のエネルギーE=mp×c/tp×lp=mp*c*(lp/tp)=mp*c^2
です。これで「E=mc^2」が導かれました。

詳細は、下記のホームページを参照下さい。
http://catbirdtt.web.fc2.com/purannkukyorizikannnomotomekata.html

wak********さん

2019/7/219:48:16

ブラックホールの正体は、大質量がプランク密度まで圧縮されたものです。

ブラックホールは大きさの無い点(特異点)ではありません。この宇宙の最大の密度はプランク距離立方(プランク体積)にプランク質量があるプランク密度です。
ですから、ブラックホールと言えどもプランク密度より高密度になることはありません。

では、ブラックホールの密度と大きさを考察します。
恒星は自己重力が強いのですが、核融合反応による爆発力により、双方の力が釣り合い一定の大きさを保っています。

しかし、核融合反応が終わると自己重力のみとなります。質量が太陽の約30倍以上ある星の場合、自己重力により核が収縮(重力崩壊)を続けます。つまり、自分自身の中に落下し続けます。この様にして、非常に小さいけれども巨大質量を持つブラックホールが出来上がります。

太陽の質量は、(1.9891×10^30)㎏ですから、太陽の30倍の恒星の質量は(5.9673×10^31)㎏です。この様に、ブラックホールは無限大の質量を持つ訳ではありません。

では、どこまで重力崩壊を続けるのでしょうか。太陽の30倍の質量が全てブラックホールになった場合を想定して、そのブラックホールの大きさと密度を求めて見ます。

超ひも理論では、物質を構成する基本粒子は、1本の超ひもの振動として表現されます。
1本の超ひもの長さはプランク長Lp(1.616229×10^-35)mです。その上を振動が光速c(2.99792458×10^8)m/sで伝わります。1本の超ひもの端から端まで振動が伝わる速さがプランク時間Tp(5.39116×10^-44)sです。従って、
①c=Lp/Tp=(1.616229×10^-35)m÷(5.39116×10^-44)s=(2.99792458×10^8)m/s
です。

また、1本の超ひもの振動数が多くなるほど質量が増えエネルギーが増します。そして、最短時間であるプランク時間に1回振動する超ひもが最もエネルギーが多くなります。この時の振動回数は、(1/Tp)回/秒です。
ただし物質波は、ヒッグス粒子により止められ円運動しています。ですから、半径プランク長lpの円周上を1回回る間に1回振動する物質波が最も重い粒子です。これを「プランク粒子」と言います。この時2πtpに1回振動します。ですから、周波数f=1/2πtp[Hz]です。
そして、「光のエネルギーE=hf(h=プランク定数、f=周波数)」なので
1本の超ひものエネルギー=プランク定数h×周波数f=(6.626069×10^-34Js)×1秒間の振動数
です。従って、
プランク粒子のエネルギーE=h/2πTp=(1.956150×10^9)J
です。これをプランクエネルギーEpと言います。「E=mc^2」なので、
最も重い1つの粒子の質量=プランクエネルギーEp÷c2=( 2.17647×10^-8) Kg
です。これをプランク質量Mpと言います。

※プランク時間tpとプランク距離lpは、従来の物理学が成立する最短の時間と距離です。これより短い時間や距離では、従来の物理学は成立しないのです。

それは、全ての物理現象が1本の超ひもの振動で表され、その長さがプランク長lpで、最も周波数の高い振動がプランク時間tpに1回振動するものだからです。

ただし、物質波はヒッグス粒子により止められ円運動しているので、最短波長は半径プランク距離lpの円周2πlpとなります。超ひもの振動は光速度cで伝わるので、この最も重いプランク粒子は2πtpに1回振動します。
決して、πは中途半端な数字ではなくて、幾何学の基本となる重要な意味を持つ数字です。

そして、超ひもの振動自体を計算するには、新しい物理学が必要となります。それが、超ひも理論です。

最も重いプランク粒子が接し合い、ぎゅうぎゅう詰めになった状態が最も高い密度です。1辺がプランク距離の立方体(プランク体積)の中にプランク質量Mpがあるので、
最も高い密度=プランク質量Mp÷プランク体積=( 2.17647×10^-8) Kg÷(1.616229×10^-35m)3=(5.157468×10^96)㎏/m3
です。これをプランク密度と言います。なお、プランク粒子は半径プランク長lpの球体の表面の波です。波はお互いに排斥し合うことはありません。
しかし、プランク体積当たりの「立体Dブレーン」の振動には上限があります。物質としての振動は、プランク体積当たり1/tp[rad/s]です。ですから、プランク密度がものの密度の上限です。

※超ひも理論は「カラビ・ヤウ空間」を設定しています。
「カラビ・ヤウ空間」とは、「超対称性」を保ったまま、9次元の空間の内6次元の空間がコンパクト化したものです。

残った空間の3つの次元には、それぞれコンパクト化した2つの次元が付いています。つまり、どの方向を見ても無限に広がる1次元とプランク長にコンパクト化された2つ次元があり、ストロー状です。まっすぐに進んでも、ストローの内面に沿った「らせん」になります。
したがって、「カラビ・ヤウ空間」では、らせんが直線です。物質波はらせんを描いて進みます。しかし、ヒッグス粒子に止められ、らせんを圧縮した円運動をします。
コンパクト化した6次元での円運動を残った3次元から見ると、球体の表面になります。
したがって、プランク粒子は球体です。

太陽の30倍の質量の物質も、プランク密度まで小さくなります。ですから
ブラックホールの体積=太陽の30倍の質量÷プランク密度=(5.9673×10^31)㎏÷(5.157468×10^96)㎏/m3=(3.856737×10^-67)立米
です。この体積の球体の半径rを求めて見ましょう。球の体積V=(4/3)πr^3なので、
ブラックホールの半径r=[3]√{V×(3/4)π}= r=[3]√{(3.856737×10^-67)立米×(3/4)π}=(4.515548×10^-23)m
です。

この様に太陽の30倍の質量を持つ恒星がブラックホールになった場合、その重さは(5.9673×10^31)㎏で、その大きさは半径(4.515548×10^-23)mの球体です。

プランク時間tpとプランク距離lpは、従来の物理学が成立する最短の時間と距離です。これより短い時間や距離では、従来の物理学は成立しないのです。

それは、全ての物理現象が1本の超ひもの振動で表され、その長さがプランク長lpで、最も周波数の高い振動がプランク時間tpに1回振動するものだからです。

ただし、物質波はヒッグス粒子により止められ円運動しているので、最短波長は半径プランク距離lpの円周2πlpとなります。そして、超ひもの振動は光速度cで伝わるので、この最も重いプランク粒子(波長2πlpの最短の物質波)は2πtpに1回振動します。
決して、πは中途半端な数字ではなくて、幾何学の基本となる重要な意味を持つ数字です。

そして、超ひもの振動自体を計算するには、新しい考え方が必要となります。それが、超ひも理論です。これは、ニュートン力学→量子力学+相対性理論→超ひも理論と発展したもので、前者を否定するものではありません。


詳細は、下記のホームページを参照下さい。
http://catbirdtt.web.fc2.com/burakkuhorunosikumi.html

abi********さん

2019/7/218:45:14

この宇宙は、超巨大ブラックホール同士の衝突で誕生しました(詳しくはこちら
https://okwave.jp/qa/q9626035.html
の参考URL内参考URLの本文及び補足全10参照)。

ブラックホールは、超新星爆発でできるのではなく、始めから、恒星・惑星・衛星の帯電核の核、銀河団BH・銀河BH・矮小銀河BH・球状星団BH・散開星団BH・連星BH、更に伴星を持たない単独のブラックホールとして存在しています。超新星爆発によって、帯電核が崩壊する可能性はありますが、基本的には、帯電核は、ほぼそのまま中性子星になります。

ブラックホールは、光の媒質である素電子プラズマを大きく変形させるので、光は極端に屈折して、そこから出ることができなくなります。

ブラックホールは、最高密度物質であり、電子陽電子BH・素電子BH・素粒子BHの三つの状態があります。

無限の重力などというものはありません。そんなものがあったら宇宙は存在できません。


図1 ビッグバンは二段階あり、まず、四次元空間において、巨大な素粒子ブラックホール=世界BH同士が衝突して複数のビッグトルネードが発生、これが第一のビッグバンである。

図2 ビッグトルネードに生じる素電子が、無数のリング盤=並行世界を形成する。

図3 吸い込み吹き出し間に働く引力により、ビッグトルネードの両者は繋がる可能性がある。自身の吸い込み吹き出しが繋がる場合、BTはトーラス状になる。

この宇宙は、超巨大ブラックホール同士の衝突で誕生しました(詳しくはこちら...

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