質問: ビッグバンとブラックホール ずっと疑問に思っていたことです。 ビッグバンとは、無限小の大きさの空間に宇宙の全質量が詰まっている「特異点」が爆発し(=大きさがどんどん広がり)、今の宇宙ができたと理解しています。 一方、「特異点」があるブラックホールとは、密度が大き過ぎて、強い重力のため光すら脱出できない小さな天体(領域)と理解しています。 ということは、ビッグバン自体が「密度が大き過ぎて、強い重力のため光すら脱出できない小さな天体(領域)」なので、爆発的に広がれないと思うのですが。 何で、ビッグバンの特異点は爆発的に広がることができて、ブラックホールの特異点は広がれないのでしょうか?
回答: >ビッグバンの特異点は爆発的に広がることができて、ブラックホールの特異点は広がれないのでしょうか? ブラックホール内部(事象の地平面内)で特異点から外側に広がって行っているものがあるかもしれません。それはブラックホール内部で時間の流れが反転していればそうなり、ホワイトホールと呼ばれることもあります。 ホワイトホールは見た目にはブラックホールと何も変わりません。重力もあれば、事象の地平面にたどり着くのに無限大の時間がかかります。それは外部からだけではなく、内部から事象の地平面にたどり着くのも同じで、無限大の時間がかかります。現在、観測的にブラックホールとされているものの中に、ホワイトホールがあるかどうかは不明です。外からの観測では分からないからです(技術力不足なのではなく、原理的に判別不可能)。 古典的なマクロの物理学(相対論を含む)では、特異点自体がどうなっているか、そこから何が出て来るかは全く述べることができません。ただ、カー・ブラックホールと呼ばれるものでは、特異点がリングになっており、リング内からは全く別の時空があることが示されます(それが具体的にどこかは分からない)。 ブラックホールの特異点自体を調べるためには、サイズが極めて小さい場合の物理学、つまり量子力学が必要です。量子力学は特殊相対論で書き直すことには何とか成功しましたが、重力理論である一般相対論で書き直すことには今だ成功していません。 量子力学を一般相対論で書き直せれば、それは重力理論にもなります。それを量子重力理論と呼んでいますが、それができないことにはブラックホールの特異点自体を理論的に調べることはできません。さらに、ブラックホールの特異点は事象の地平面で覆われているため、観測も実験もできません。 ブラックホールの特異点と同様の性質があるのではないかと予想されている、ビッグバンについても同じです。それそのものを記述する理論が存在していないため、周辺の事柄から予想されていることは少なからずありますが(互いに相矛盾するようなものを含む)、あくまでも想像の域を出ません。 p.s. 現在はビッグバンは宇宙の始まりそのものではなく、物質が急速に吐き出され始めた時点を言うことも多いようですし、インフレーション理論などの宇宙誕生後の理論的予想も多く出されていますが、未だに宇宙の開始そのものについては何も言えない状態です。