ホワイトホールは現実です、パラレル・ユニバースにつながるのでしょうか

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(図 Universe Pixabay)　　(Fig.) アーティクル・イメージ

ホワイトホールとは何でしょうか

スティーブン・ホーキング(Stephen Hawking)氏が、事象の地平線から放射を漏らすことでブラックホール(black hole)が最終的に蒸発する考えを提案したとき、問題がありました。もしもそれが蒸発したのならば、吸い込まれた総ての情報はどうなるのでしょうか。もし量子論が正しいのならば、これは、情報を失うことはできない基本法則に反します－それは非隠蔽の定理(the no-hiding theorem)と呼ばれます。

非隠蔽の定理により、もしも、あるシステムから情報が欠落しているのならば、それは単に宇宙のどこか他の場所に存在しなければなりません－かくれんぼ(hide-and-seek)の宇宙ゲームです。だから理論的には、もし情報が吸い込まれているならば、それはどこかに吐き出されているに違いありませんし、おそらくそれはホワイトホール(white hole)を介しているのでしょう。しかし、ホワイトホールが存在する可能性は本当にあるのでしょうか。

とても基本的な数学的意味でこれを概念化する1つの方法は、9の平方根について考えることです。答えは 3 と -3 の両方です。これは、基本的にシュワルツチャイルド(Schwarzchild)幾何学として知られるものの一部で、シュワルツチャイルド幾何学は、球状質量の外側の重力場を記述するために、一般相対性理論で使用される式です。

黒色が白色の反対であるように、ホワイトホールはあらゆる点でブラックホールの反対です。光はブラックホールから脱出できません、それで、光はホワイトホールに入ることができません。これにより、明らかにホワイトホールは信じられないほど明るくなりまし、そして、一部の量子物理学者は次のように考えています。おそらく、超新星(supernovae)から来ていると私達が考えていた宇宙の光の一部は、実際にはホワイトホールからです。

(Fig.1) ホワイトホールのイメージ

物理学者達はまた、ビッグバン(big bang)や私達の宇宙がどのように生まれたのかについて話すとき、この概念は密接な関係がある(germane)と考えています。創造の瞬間に、信じられないほど大規模に、総てが巨大なホワイトホールから放出されたのではないかと、彼らは考えています。

ホワイトホールの根拠(premise)は、次の理論に基づいています。時空は、定量化できる粒状(granular)のビルディング・ブロックで構成されています。この定量化はループの形で行われ、ほとんど有限サイズの小さなスレッド[糸]のようです - 有限なので、これ以上の細分化ができません。見る側にとって、これらのループは、時空が滑らかで連続しているように見えますが、しかし、それらの粒状の性質は、中性子星(neutron stars)のような高密度の天体が、(計算上)無限大の密度の点となり崩壊するのを防ぎます。

だから、ブラックホールの場合では、これらの信じられないほど有限のループは、無限への崩壊を防ぎますが、しかし、最終的にループは、ほぼバネのように外向きの圧力がかかるまで、特定のポイントまでしか圧縮できません。これは量子バウンス(quantum bounce)と呼ばれ、総てを摂取するブラックホールから、総てを放出するホワイトホールへのリバウンドです。

しかしながら、ホワイトホールは、理論的には不可能であると多くの人が論じています。何故ならば、それらは熱力学の第二法則(the second law of thermodynamics)を破っているからで、システムではエントロピー(entropy)を減少させることはできないと述べています。しかし、エントロピーをどのように見るかに依存し、一部の物理学者はそれが無秩序を指すと言い、一方で他の人達はそれがシステムを記述するために使用される情報を指すと言います。そして、セマンティクス(semantics)[意味論]をめぐる議論が続いています。

BLACK HOLE THERMODYNAMICS

ホワイトホールとワームホール

それで、もしブラックホールがこの情報のすべてを吸い込んでいて、ホワイトホールがそれをどこかに吐き出しているのならば、2つを繋ぐ何かがあってはいけないのでしょうか。おそらくワームホール(wormhole)でしょうか。多分。

前述のシュワルツシルト幾何学は、次のことを暗示しています。ワームホールは、ブラックホールとホワイトホールを、地平線で接続された2つの別個の宇宙に接続します。これはまた、アインシュタイン・ローゼン・ブリッジ(Einstein-Rosen bridge)としても知られています。

(Fig.2) ワームホールのイメージ

残念ながら、もしそうした事が可能であっても、これらのワームホールは極めて不安定です。また、私達が知っている物理学では、ワームホールを通過して別の宇宙に移動することも不可能です。(理論的に) ブラックホールの事象の地平線を通過するとき、シンギュラリティ(singularity)[特異点]で圧縮される前に、スパゲッティ化(spaghettified)されるなど厄介なことが多数あるためです。少なくとも、反対側の平行宇宙(parallel universe)からの歪んだ光を見るかもしれませんが。

しかし、これはほぼ理論的であるために、ワームホールを安定させるためにエキゾチック(exotic)な物質を使用するなど、常に理論的な解決策があります。エキゾチックな物質は、負の質量と正の表面圧力を持っています。これにより、ワームホールの喉(throat)が安定し、一方でまた、崩壊を防ぎます。これにより仮説上は、旅行者の通過を許すかもしれません。

あなたが、ホワイトホールについて知らなかった5つのこと

科学者達は、突然白い光のバーストがどこからともなく現れてその後消えたときに、彼らがホワイトホールを目撃したかもしれないと考えています。残念ながら、研究のために記録された、他の類似した出来事は実際にはありませんでした。
ヒッチハイカーのギャラクシー・ガイドでは、惑星マグラシーア(Magrathea)の人々が、ホワイトホールから回収された物質から銀河の最も裕福な人々のために豪華な惑星を作ります。
次のことを一部の人が理論化しました。空間での2つのポイントを接続するワームホールの代わりに、時間での2つのポイントを接続できます。ブラックホールとホワイトホールの間のこの接続は、ワームホールを安定させることができれば、潜在的にタイムトラベルを可能にします。
ホワイトホールは、過去に存在する特異点を含む、本質的に時間反転ブラックホールです。
70年代、スティーブン・ホーキング(Stephen Hawking)氏は、次のように述べました。ブラックホールとホワイトホールは、熱平衡状態にあるときに同じ量の放射線を吸収および放出し、それらを区別できないようにします。物理学者のスティーブン・スー(Stephen Hsu)氏によれば、空の真空空間に囲まれてホワイトホールが孤立しているとき、それは平衡状態ではなく、つまり、吸収するものがないことを意味します。これにより、大量の熱エネルギーが爆発して放出されます – スー氏が「準熱エネルギー(quasithermal energy)」と呼んでいるもの。