2023/05/20

最近ChatGTPにどうでもいい難問をぶつけるのを楽しみにしているワタシです。
今回はブラックホールの近辺で時空が歪む、っていうことに量子コンピュータを使った場合を質問してみたところ、結構面白い結果になったのでシェアします。
※一部表記の乱れあります

まずは軽いジャブから、、

ユーザー

ブラックホールの近辺では時空が歪むと聞いた覚えがあるけど正しい？

Bing

ブラックホールの近辺では時空が歪むというのは正しいです。一般相対性理論によると、重力は時空の歪みとして表されます。ブラックホールは非常に強い重力を持つため、その周りの空間や時間も強烈に歪められます。そのため、ブラックホールの向こう側からの光も曲げられて見えることがあります。.

ユーザー

その時間が歪むことはどんな事が含まれるか、箇条書きで教えて。

Bing

時間が歪むことは、以下のようなことが含まれます。

– 時間の遅れ：ブラックホールに近いほど、時間の流れが遅くなります。例えば、ブラックホールの近くで1時間過ごした人と、遠くで1時間過ごした人とでは、年齢に差が出ます。

– 重力レンズ効果：ブラックホールによって曲げられた光は、遠くの天体の像を歪めたり、増幅したりします。例えば、ブラックホールの背後にある星は、ブラックホールの周りにリング状に見えることがあります。

– 重力波：ブラックホール同士が衝突したり、合体したりするときに、時空に波紋が生じます。これを重力波と呼びます。重力波は時空を伸縮させるため、物体の長さや時間の測定に影響を与えます。

ユーザー

その時間の測定の具体例を秒単位であげて。

Bing

時間の測定の具体例を秒単位であげると、以下のようになります。

– ブラックホールの表面：ブラックホールの表面では、重力が究極に強いため、そこでは一瞬の間でも、他の宇宙では永遠に近い時間が流れることになります。例えば、ブラックホールの表面で1秒過ごした人は、遠くで100億年過ごした人よりも若くなります。

– ブラックホールに落ち込むガス：ブラックホールに高温ガスが落ち込むときには、最後の0.01秒でガスの温度や密度が急激に変化します。例えば、ブラックホールに落ち込む前の0.01秒でガスの温度は1000億度から100兆度に上昇します。

– ブラックホールに近いロケット：ブラックホールにロケットが吸い込まれるときには、ロケットの時計は遅くなります。例えば、ブラックホールから10メートル離れたところで1秒過ごしたロケットは、遠くから見ると約10万年かかって動いているように見えます。

ユーザー

つまり、全宇宙のロケットが一つのブラックホールをめがけて突入を試みた場合、ブラックホールの表面で100億年単位でロケットが集合することになる？

Bing

そのとおりです。ブラックホールの表面で100億年単位でロケットが集合することになります。しかし、ロケットの視点からは、ブラックホールに吸い込まれるまでにかかる時間は有限です。つまり、ロケットは自分がブラックホールに落ち込んだことに気づきます。.

ユーザー

つまり１台目のブラックホールに吸い込まれて行くロケットの中のクルーは通常通り圧力にのみこまれる体験をするけど、その１秒後の２号機は１号機が飲み込まれていくことを100億年眺めることになる？

Bing

そうですね。1号機のクルーは通常通り圧力にのみこまれる体験をしますが、2号機のクルーは1号機が飲み込まれていくことを100億年眺めることになります。ただし、2号機のクルーも自分たちがブラックホールに近づいていることに気づきます。ブラックホールの重力は非常に強いため、ロケットの前方と後方で時間の流れが異なります。これにより、ロケットは伸びたり縮んだりします。また、ブラックホールからの光も歪んで見えます。これらの現象は、ブラックホールに近づくほど強くなります。.

ユーザー

その時に１号機から２号機に光信号で航海日誌を送った場合、１号機の１日目の航海日誌は２号機にいつ届く？

Bing

1号機から2号機に光信号で航海日誌を送った場合、1号機の1日目の航海日誌は2号機にいつ届くかは、ブラックホールの質量や距離によって異なります。しかし、一般的には、ブラックホールに近づくほど光信号の到達時間は長くなります。これは、ブラックホールの強い重力によって、光の速度が遅くなるという現象です。例えば、ブラックホールから10メートル離れた位置で光信号を送った場合、その信号がブラックホールから20メートル離れた位置に届くまでにかかる時間は、約10億年です。したがって、1号機の1日目の航海日誌は2号機に届くまでに非常に長い時間がかかると考えられます。

ユーザー

既にブラックホールに飲み込まれて、消えた銀河、惑星はある？

Bing

ブラックホールに飲み込まれて消えた銀河や惑星は、確実に存在すると考えられます。ブラックホールは、光さえも脱出できないほどの強い重力を持つ天体です。そのため、ブラックホールの近くにある銀河や惑星は、ブラックホールに引き寄せられて、最終的にはブラックホールに吸い込まれてしまいます。実際に、ブラックホールに飲み込まれる星の最期の輝きが観測されたことがあります。このような現象は、潮汐崩壊現象と呼ばれます。潮汐崩壊現象では、ブラックホールに近づく星は、重力の差によって引き裂かれて、一部はブラックホールに飲み込まれ、一部は高速で放出されます。このとき、ブラックホールに飲み込まれる物質が高温になって強い光を発するため、遠くから見ると星が輝くように見えます。しかし、その輝きは長く続かず、やがて星は完全にブラックホールに消えてしまいます。.

ユーザー

その惑星に文明があった場合、何かを残した可能性は？

Bing

その惑星に文明があった場合、何かを残した可能性は非常に低いと思われます。ブラックホールに飲み込まれる前に、文明が何かのメッセージや信号を送ったとしても、それはブラックホールの重力によって歪められてしまうでしょう。また、文明が何かの物質や構造物を作ったとしても、それは潮汐崩壊現象によって破壊されてしまうでしょう。したがって、ブラックホールに飲み込まれた惑星に文明があったとしても、その痕跡はほとんど残らないと考えられます。

ユーザー

ブラックホールの重力に歪められないメッセージや信号はありますか？

Bing

ブラックホールの重力に歪められないメッセージや信号は、現在のところ存在しないと考えられます。ブラックホールは、光さえも脱出できないほどの強い重力を持つ天体です。そのため、ブラックホールの近くにある物質や電磁波は、ブラックホールの重力によって引き寄せられて、歪められてしまいます。この現象は、重力レンズ効果と呼ばれます。重力レンズ効果では、ブラックホールの背後にある物体の光が、ブラックホールの重力によって屈折して、歪んだ像を作ります。このように、ブラックホールの重力は、光や電磁波を含むあらゆるメッセージや信号を歪めてしまうため、ブラックホールの重力に歪められないメッセージや信号はありません。.

ユーザー

そこに量子力学を応用した通信方法を用いた場合は？

Bing

量子力学を応用した通信方法を用いた場合は、ブラックホールの重力に歪められないメッセージや信号が存在する可能性があります。量子力学では、真空の空間は至るところで粒子と反粒子の対生成と対消滅が発生しているとされます。ブラックホールの事象の地平線付近においてもそれは同様で、消滅する寸前に生成された粒子の半分が事象の地平線の内側へ、残り半分が外側へ放出されるという現象が起こります。この現象は、ホーキング放射と呼ばれます。ホーキング放射は、ブラックホールから蒸発するように見えるエネルギーであり、ブラックホールの質量や温度に依存します。ホーキング放射に含まれる粒子は、事象の地平線の内側にある粒子と量子もつれしている可能性があります。量子もつれとは、二つ以上の粒子が互いに影響し合うようになった状態であり、一方の粒子の状態を測定すると、もう一方の粒子の状態も決まるという性質を持ちます。この性質を利用すれば、ブラックホールから放出された粒子を測定することで、ブラックホールの内側にある粒子の情報を得ることができるかもしれません。このように、量子力学を応用した通信方法を用いた場合は、ブラックホールの重力に歪められないメッセージや信号が存在する可能性があります。

By murakami.hideo