A brief history of time
久しぶりの本です。
といっても読み終わったのは今年の夏前でなかなかアップできていませんでした…
Roger Penrose博士がノーベル物理学賞を受賞したのでこのタイミングで…
というのも今回の本はStephen Hawking博士が書かれた邦題が「ホーキング、宇宙を語る」という本だからなんです。
ちなみに原題は今日のブログのタイトルと同じ"A brief history of time"です。(個人的には原題の方がしっくりきます)
その中で関係の深かったRoger Penrose博士も登場します。
Stephen Hawking博士も存命であれば共に受賞されていたのかな…
さて本の内容ですがブラックホールや時間など難しい話をわかりやすく解説している本です。
数式はE=mc^2しかありません。
が、わかりやすいと言ってもなかなか難しい気がします。
直接的に本書と関係ないんですが個人的にまぁそう言われればそうだよねと思ったのがこの一文
It is said that Galileo demonstrated that Aristotle's belief was false by dropping weights from the leaning tower of Pisa. The story is almost certainly untrue, but Galileo did do something equivalent: he rolled balls of different weights down a smooth slope. The situation is similar to that of heavy bodies falling vertically, but it is easier to observe because the speeds are smaller.
よく挿絵とかであるガリレオがピサの斜塔から２つの重さの異なる物体を落下させ自由落下で重さは影響しないことを証明する実験ですが、ほぼ間違いなく嘘だけどスロープを使った似たような実験を行ったそうです。まぁ正確なストップウォッチがある時代でもないので実験をするならピサの斜塔よりも実験結果がわかりやすいスロープの方が良いですよね・・・
そこで本題ですが、この本で認識を改めたというかなんとなく理解した気になれたのがブラックホールと時間、タイムトラベルについての記載です。
ブラックホールはそれほど黒くない
まずブラックホールはそれほど黒くないというのはホーキング博士が提唱している理論ですが、その前にブラックホールとは
... the black hole: objects, such as unwary astronauts, can fall through the event horizon into the black hole, but nothing can ever get out of the black hole through the event horizon...
光より速いものはない(光の速度に達しようとすると質量が無限大になるので実質存在しない)ので何もかも吸い込まれて出てこれないのがブラックホール。
ちなみに外からブラックホールに向かっていく物体を観察すると重力が強くなる影響で時間の進み(正確な時間が存在しないのもこの本の冒頭で解説されてます。)が遅くなり事象の地平面で止まっているように見えるそうです。
そんななかで1974年にホーキング博士が提唱したのがこちら
They all confirm that a black hole ought to emit particles and radiation as if it were a hot body with a temperature that depends only on the black hole's mass: the higher the mass, the lower the temperature.
質量が小さいブラックホールでは放射をするという仮説。
つまりなにも放出しない(できない)からブラックだったけどなんか放出するならそんなにブラックじゃないという意味で"ブラックホールはそんなに黒くない"という話ですが、音のブラックホールで行った擬似実験ではこの仮説が正しいことは証明されています。
ただ本物のブラックホールでは違うのでは？という反論もあります。
昨年に初めて撮影されたブラックホールはブラックホールの陰なのでブラックホール自体ではなくその重力によって曲げられた光の撮影(詳しいことはわかりませんがそんな感じ)なのでブラックホールから何かが放出されて見えてるわけではないです。
タイムトラベル
ホーキング博士はタイムトラベルの否定派ですがその解説も書かれています。
まずは最低3つの時間の方向がありそれぞれが一致しているからという話
The increase of disorder or entropy with time is one example of what is called an arrow of time, something that distinguishes the past from the future, giving a direction to time. There are at least three different arrows of time. First, there is the thermodynamic arrow of time,the direction of time in which disorder or entropy increase. Then, there is the psychological arrow of time. This is the direction in which we feel time passes, the direction in which we remember the past but not the future. Finally, there is the cosmological arrow of time. This is the direction of time in which the universe is expanding rather than contracting.(中略) all three arrows point in the same direction...
3つの時間の方向とは熱力学的時間、心理学的時間、宇宙学的時間の3つです。
熱力学的にはエントロピーが増大する話、心理学的には過去は思い出すけど未来は思い出せないよねという話、宇宙学的には宇宙は拡大し続けているという話。
そしてそれぞれが同じ方向を向いているのでどれか１つの方向を曲げたとしても他の2つの方向と矛盾するという話でした。
もう一つがもっと直感的です。
A possible way to explain the absence of visitors from the future would be to say that the past is fixed because we have observed it and seen that it does not have the kind of warping needed to allow travel back from the future. On the other hand, the future is unknown and open, so it might well have the curvature required. This would mean that any time travel would be confined to the future. There would be no chance of Captain Kirk and the Starship Enterprise turning up at the present time.
なぜタイムトラベラーがいないのかというのは過去は決まっていてみんな観察、記憶されていることを変えられないからという話。
SFの話でもよくありますよね過去は変えてはいけないとか例にあげてるスタートレックでも言ってましたね(変えてましたけど…)
こういう本を読むと物理を勉強したくなってきます。
A Brief History Of Time: From Big Bang To Black Holes
- 作者:Hawking, Stephen
- 発売日: 2011/08/18
- メディア: ペーパーバック
