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ブラックホールから光が脱出できない理由
天才アインシュタイン先生と天才ホーキング先生が説明してくれたブラックホールについての質問です。光が脱出できない理由は、 A. 絶対零度に近く、熱を受けないので原子核が振動しない。 B. 原子核が非常に重く、自由電子の電荷で原子核が振動しない。 C. 自由電子が非常に重く、原子核の周りを自由に動けない。 D. その他。 光が脱出できないというより、光そのものが発生していない感じでしょうか。周波数の極めて低い、超超超長波は発生して脱出していると思います。
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>>ブラックホールから光が脱出できない理由 「ジェット気流」が出ていない通常のブラックホールでお答えします。 Ｄ（その他）です。 理論上落下速度が光速を超えるからです。 下りのエスカレーターが良い例えです。エスカレーターの作動速度が光速の場合、光速を超える速度で登らないと、エスカレーターから脱出できません。実際に光速で動くエスカレーターなんてないですが、ブラックホールの時空をエスカレーターに例えました。 ブラックホールでは、事象の地平線（シュワルツシルト半径）を超えると、理論上落下速度が光速を超えることになります。質量0の光子すらも重力に吸い込まれます。 ■事象の地平線 事象の地平線では落下速度が光速に達します。事象の地平線が光の脱出できなくなる限界点です。 そこでは（ブラックホール外の観測者から見て）時間が止まってしまいます。運動方向（引力で中心に向かう方向）の空間軸の尺度（物差し）の長さが0、代わりに時間軸の尺度が無限大（時間停止）となります。 ■事象の地平線の内側 理論上、時間軸と空間軸の役割が入れ替わると言われています。 すなわち、吸い込まれていく重力の空間的方向が時間軸となり、もし重力で潰されなければ「未来にも過去にも移動できるのでは？」という話に発展してくるわけです。「インターステラー」などのＳＦ映画にも題材とされてきました。 ■赤方偏移 「重力赤方偏移」も光の波長が延ばされるという現象で、重力に伴って時間の尺度が延ばされる（時間の流れが遅くなる）のと連動しています。これも「光の波動が時空に従い歪む現象」と言えます。「赤方偏移」は「ドップラー効果」で説明される「遠ざかる救急車の音」と原理は一緒ですね。 ■曲がった時空 ４次元時空のなかの空間軸が加速により時間軸方向へ傾くと、３次元空間に投影された射影は傾いた分、短くなります。光速になると垂直（つまり時間軸と平行）となり、射影が線（運動方向に長さ0）になります（添付図①参照方）。空間軸が時間軸方向に平行になるということは、理論上、時間軸方向へ移動可能ということになります。 ■一般状態に含まれる特殊状態 特殊相対性理論の平面（一定速度の時空）を連続的に曲がった面（加速不度の時空）で表現したのが一般相対性理論ということになります。ブラックホールを含む重力場はその典型的なものです（添付図②，③参照方） ■ワームホール ブラックホールとホワイトホールがワームホールというトンネルで繋がり、同じ宇宙の別の場所へワープするか（添付図⑤「膨張宇宙におけるワームホール」）、全く別の宇宙へワープする（添付図④「ワームホール（虫食い穴）」）か、理論的に諸説提唱されていますが、ＳＦの題材としても扱われるわけです。 ■４次元球の表面が「現在の宇宙」という断面 膨張宇宙を考えると、ビッグバンで始まった４次元球の中心点から各膨張方向に時間軸があり、４次元球の表面にブラックホールとホワイトホールが存在し、ワームホールでつながっているとしたのが添付図⑤です（「膨張宇宙におけるワームホール」）。 ■他の選択肢Ａ，Ｂ，Ｃについて ブラックホール外の観測者から見て時間が止まってしまうわけですから、原子核の振動も電子の回転運動もできなくなるわけです。観測者から見て凍り付いたように見えます。光も例外なく止まってしまうため届かなくなり、見えません。真っ暗なままです。
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