ブラックホールの特異点が時空の中で無限に密な点でないとしたらどうだろうか？
ブラックホールは厄介な天体である。宇宙がどのように機能しているかについての我々の日常的な理解を覆すだけでなく、最も複雑な数学的モデルさえも混乱させるのだ。科学者たちは、ブラックホールを「重力の巨人」と表現し、時空を大きく歪め、「事象の地平線」と呼ばれる周囲の境界線から光さえも抜け出せなくなると説明している。しかし、その内部はどうなっているのだろうか？事象の地平線を越えれば、日常の物理学は通用しないのだ。
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恐ろしく不満足な説明は、ここ数カ月、深刻な物理学の対立が公の場に入り、打ちのめされている。ブラックホールの事象の地平線の内側で何が起こっているかは、実際に理論的な火種となっている。そして今、2人の理論物理学者が、量子力学と重力を結びつけ、厄介な "ファイアーウォール "を消滅させ、"情報のパラドックス "に対する解決法を見出すかもしれない新しい考えを提唱したのだ。
燃焼するブラックホールの簡単な歴史
1月、イギリスの物理学のスーパースター、スティーブン・ホーキング博士が "ブラックホールは存在しない "と断言する短い論文を発表した。もちろん、ホーキング博士はブラックホールが存在しないとは言っておらず、ブラックホールの事象の地平線の物理学に少し手を加える必要があると言っていたのだ。
この問題の根源は、カリフォルニア大学サンタバーバラ校のジョセフ・ポルチンスキーらのチームが2012年に発表した研究論文にある。ブラックホールが情報を破壊するかどうかという難問に取り組んだところ、ブラックホールが本当に情報を破壊せず（ホーキング博士自身が消極的に主張している立場）、蒸発するブラックホールからホーキング放射によって情報が脱出できるとすれば、事象の地平線のすぐ内側には、"ファイアーウォール "という猛火の地獄があるはずだということがわかったのである。
そして、ここにパラドックスがある。ブラックホールを一般相対性理論で支配される天体として捉えた場合、不幸な宇宙飛行士が事象の地平線の向こうに引きずり込まれたとしても、何の異常も感じない（「ノードラマ」）はずである。しかし、ブラックホールを量子力学の支配する天体としてとらえ、情報を保存しているとすると、その宇宙飛行士はポルチンスキーのファイアウォールによってすぐに焼却されてしまう（「ドラマなし」の対極にあるもの）。この2つの理論は、一般相対性理論と量子力学の相性の悪さに対する我々の不安の表れであり、ブラックホールはその戦いの最前線になっているのだ。
分析：ホーキング博士。偉大な科学者、悪いギャンブラー
ホーキング博士は、先月、可能性のある解決策を発表しました（未発表）。ブラックホールの事象の地平面は、理論物理学者が考えているような明確な境界ではないのではないか、というのです。おそらく、事象の地平線は「見かけの地平線」に置き換えられ、事象の地平線の内側にある情報のカオス的な混乱がもたらす結果なのだろう。しかし、「arXiv」のプレプリントサービスに投稿された新しい論文（未発表）の中で、2人の理論物理学者が別のアイデアを提示しています。
特異点ではない
ブラックホールは、「特異点」と「事象の地平線」という2つの重要な要素で構成されているというのが、従来の考え方でした。それ以外のものは、単なる細部に過ぎない。事象の地平線とは、特異点からの距離で、重力が非常に強く、光さえも抜け出せない距離のことです。特異点は、ブラックホールのすべての物質が集中する無限に密な点である。しかし、特異点では、重力が生み出す内向きの力に対抗できるような量子構造は存在しないと仮定する。
ここで問題が発覚しましたか？そう、ブラックホールは、再び量子力学と重力の戦いの場となったのです。
フランスのトゥーロン大学のカルロ・ロヴェッリ教授とオランダのラドバウド大学のフランチェスカ・ビドット教授は、特異点の概念を捨て、極限状態の「星」であるプランク星に置き換えることによって、「ファイアーウォール問題」を解決する可能性を発見しました。
ロヴェッリ氏とヴィドット氏は、この問題を別の観点から検討した。彼らは、崩壊する宇宙、すなわちビッグバンとは逆の「ビッグクランチ」のモデルを研究しているうちに、宇宙の基本的な量子構造が、無限に密度が高い特異点の形成を妨げていることを発見したのです。そのため、宇宙の崩壊は基本的な密度に達し、崩壊の反動、すなわち "バウンド "を引き起こします。このバウンスが、宇宙膨張、宇宙収縮、そして最終的にはビッグクランチを引き起こし、また同じプロセスが繰り返されるという循環型宇宙を生み出す可能性があるのです。
同じようなモデルでブラックホールを表現できるとしたら、どうでしょう？
プランク・スター・ライジング
大質量の星が超新星爆発を起こし、その跡にブラックホールができたとしたら、ブラックホールを形成した超高密度の物質が、実は「特異点」を形成していなかったとしたらどうでしょう。確かに物質は想像を絶するほど高密度だが、ブラックホールの中核にある物体はまだ構造を持っている。RovelliとVidottoは、重力の内側に向かう力は、プランク密度の量子構造によって打ち消されると主張している。
量子粒子の大きさをはるかに超える大きさにまで拡大すると、プランク長という基本的なスケールに到達することが理論的に分かっている。このスケールまで物質が圧縮されると、「無限に密度が高い」特異点に消滅するのではなく、おそらくプランク密度のところで収縮が止まり、「プランク星」ができて、物体は跳ね返される（バウンドする）。プランク星から見れば、それは非常に短命の出来事で、崩壊と跳ね返りは急速に起こるでしょう。しかし、宇宙の他の場所にいる観測者（つまり私たち）にとっては、プランク星を取り巻く時空は非常に歪んでいるので、時間の拡張によってブラックホール（とそれが含むプランク星）は静的で不変のものに見えるのです。
ブラックホールがホーキング放射によって質量を失い、プランク星がリバウンドの後に膨張を続けると、ブラックホールの事象の地平面はゆっくりと収縮し、最終的にプランク星の表面まで到達することになるのです。このとき、ブラックホールがその生涯で消費したすべての情報が宇宙に放出されることになり、「情報のパラドックス」が解決されると研究者は主張しています。さらに、この情報の洪水を検出することもできるはずだ。
分析：ブラックホールファイヤーウォールによる焼却で死ねばいい
ホーキング博士の「グレイホール」論文と同様に、RovelliとVidottoの研究は現在査読を受けていないため、理論的なコミュニティから新鮮な議論を聞くことができます。しかし、謎の多い研究分野である深宇宙からのガンマ線の検出を通じて、ブラックホール事象の地平線の彼方からプランク星が出現することを結びつけることができれば、面白いことになりそうです。
DeepL翻訳
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