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◆ブラックホールと重心幻想

 ブラックホールは中心ほど重力が強いのか

ブラックホールの一般相対論的「解」では中心の一点に質量が集まり、 中心に行く程重力が強くなっています。(ですよね)

本当にそんな単純なモデルでいいのでしょうか?
そんな状況が本当に起こりうるのでしょうか?

 単純な重心の話

宇宙において2個の天体が互いに重力の影響を与えながら回転していることを考えます。

2個の天体は2個の間の1点を挟んで向かい合った 形で、その点を中心にした円運動をします。
重心といいます。

それぞれの物体のみを考えるとこの一点に「ぶれない質量」 があって、その周りをまわっているかの如く計算することが できます。

この点に近づくと重力は強くなるのでしょうか?

もう1個の小さな天体がこの点付近を通ることを考えます。

この天体は果たして「重心」にひき寄せされるでしょうか?

図からも想像できるように、この天体は決して「重心」に引き寄せられず 近くの天体に引き寄せられます。

重心は2つの天体の回転の中心ではあっても、決して引き寄せる力の 意味での重力の中心ではないのです。

さて、3つの天体の重心はありうるのでしょうか?
これも想像可能なように、仮に赤が青の周りをまわるような形での ある程度の安定状態はあったとしても、3つの天体が1点を中心に まわることありえません。
同じ程度の重さの3つの天体なら決して定常状態となることは ないでしょう。
重心は2つの物体を考えた場合の幻の点にすぎないのです。

 多数の天体の集合と重心

3個でなく、千、万と集まるとどうなるでしょうか?

おそらくそれらは集団を形成し、どこかに中心らしきものが できるでしょう。

この時中心は一体どうなっているのでしょう。

2天体の重心と同様に決してそこが重力の一番強くなるところでは ないのです。

集団から遠く離れた点で観測すれば中心点に質量が集中している ようには見えるかもしれませんが、 中心部は周りの質量に影響され、どこに引かれるでもない 重力的に不安定な空間になっているのです。

 体積を持つ物体の重心

地球を考えてみましょう。

地球外から地球に近づくと、近づくにつれ引力が強くなります。

地中に入るとどうなるでしょう?
そのままどんどん引力が強くなるのでしょうか?

そんなことはありません。中心に近づくにつれ足の下に存在する質量は少しずつ 減り、頭上の質量が増えていきます。
少しずつ引力は減っていき、中心に達した時はほぼ無重力になるのです。
一様な密度の完全球体の場合、重力は中心からの距離に比例します。頭上の質量 はぐるりと回って打ち消しあうので無視できます。地球は中心の密度が高い ので、ある程度の深さのところまでは重力が増します。

 ブラックホールの中心

ブラックホールの構造はどうでしょう?

中心1点に質量が集まり中心に行くほど重力が強まるというモデルで 語られることが多いと思います。

しかも、この時なぜ質量が中心の1点に集まっていると見なせるかと いう重要な点に触れられることがありません。

この質量中心(重心)に質量が集まっているというモデルは、 先頭の図の重心を実体と見なすようなものです。2番目の図 で赤い星が重心に引かれると見なすようなものです。
この時バケモノが出現します。
その点は周りの質量に振り回されることがありません。即ち 無限の質量を持つのです。しかも有限の影響をまわりに出す。 サイズ0の計算の破たんする「特異点」となります。

ブラックホールのモデルはこの「重心幻想」 に基づいているように見えるのです。

ブラックホールがあり得ないと言っているのではありません。 特異点があり得ないと言っているのでもありません。
質量中心にはまわりを引きつける力はないことがなぜ 無視されるのかが分からないと言っているのです。

もちろんある程度単純化しないと計算不能であることは 分かります。しかしブラックホールのモデルは単純化 しすぎに思えるのです。しかも単純化の都合に過ぎない 特異点をブラックホールの特徴とするなど無理を感じます。

本物のブラックホールはモデルとはかけ離れた複雑な ものだろうと想像しています。

「星が重力崩壊して1点に縮まるのだ」という意見もある でしょう。
しかし、重力崩壊を起こすとしても、その中心点は決して 強い重力下にある訳ではないのです。
なぜ1点にまで収縮するかに関しては何の説明もなされて いません。やはりこれも「重心幻想」にすぎません。

 多数の星により構成されたブラックホール

構造を持ったブラックホールがありうると考えています。

重い星の集団は集団のままブラックホールになりうるのでは と考えているのです(本当になるかどうか計算した訳では ありません;妄想物理なので)

このブラックホールには空間の中心という意味での中心 らしき所はありますが、そこは決して重力の強いところ ではありません。恐らく重力的にとても不安定なところ でしょう。

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