光速は超えられない。

質問

質量がある物質は光速には到達しません。

これはブラックホールにも言えますか。

もしも、ブラックホールに自由落下する観測者からみると、ブラックホールは速度を上げながら、こちらに迫ってきます。しかし、ブラックホールとて、質量があるモノなのだから、光速に到達することはありません。

もしも、ブラックホールが光速に達するということは、そのときは、観測者が事象の地平面の位置にきたときではないでしょうか。

しかし、ブラックホールは光速に達しないのだから、
これは、すなわち、観測者は、事象の地平面に到達することはないということを意味しますか。

回答No.5

Nakay702

＞観測点に情報が届かない面に観測点が存在することは不可能ということでいいですか。
⇒というより、「外部との関係が断たれている」と言うとき、その「関係」の中に「情報（交換）」も含まれる、ということを意味します。

回答No.4

Nakay702

＞観測点に情報が届くかどうかの話です。
⇒届きません。この場合、「事象の地平線」が「情報の地平線」でもあります。

補足

観測点に情報が届かない面に観測点が存在することは不可能ということでいいですか。

回答No.3

Nakay702

補足を拝見しました。

≫その有様は、観測者の観測にかかるものでは、全然ありません。＞点である観測者は、最後まで見えるものを見届けます。
≫光速に達しようが、達しまいが、「観測者は事象の地平面に到達することはない」と言うのほかはない、＞点である観測者は、事象の地平面に自分がいるかどうかを、観測したり、計算したり、考察したりできるものとします。
⇒ブラックホールの引力圏に落ち込んだ「観測の目」に映る状況は、まず雑多な物体や塵芥の類がゆっくりブラックホールの外縁部を回る光景かと思います。それは渦潮の動きにも似て、次第に速くなり、かつ半径を縮めていき、ついにある種の特異点、すなわちシュバルツシルト半径にさしかかりますが、そこでは物体や塵芥は粉々に砕かれ、レプトンやハドロン、さらに素粒子に分解されるものと考えられます。それらの粒子のうち、一部（核子の類）は降着円盤に文字通り降着し、その他（軽粒子の類）は一部降着したり、一部さらに崩壊してガス状になって円盤内の圧力の薄い部分、すなわち、垂直方向に放射されたりすると憶測しています。ただ、ブラックホールの中心付近では「一般相対論が成り立っておらず、現在の理論からは予測できない現象が起きる」とも言われます。

さて、ブラックホールの引力圏に落ち込んだ観測の目に映る光景をグダグダ述べましたが、問題の核心はここからです。重要なことは、その観測の目自体がこの孤立した閉鎖空間に閉じ込められてしまうことです。それは、ある種の特異場であって、外から中へ入る分には何ら抵抗がないのに、内から外へ出ることは決してできません。吉田伸夫氏は言います。「知平面の内側に落ち込んだ人が手に持った光源を外側に向けると、光は外に向かって進むように見えるが、実は中心に向かって落ち込む自分よりゆっくりしたスピードで、内向きに伝播しているのである」（『宇宙に‹終わり›はあるか』より引用）。
このように、最も可能性のある光でさえ出られないのであれば、他の諸々においておや、というところでしょう。そして、まさにそれゆえに観測の目は事象の地平面に到達すべくもないのです。要するに、ブラックホールの引力圏に落ち込んだが最期、決して出られないし、外部と情報のやりとりもできないのです。内と外を隔てるカベが見られるわけでもありません。これでは、事象の地平面を見ることも、いわんやこれと関わることもできないのは、理の当然と言えるでしょう。
なお、外を見ることのできないこのブラックホールという領域の境界面は、時間が経過すれば見られるようになるという性質のものではありませんので、それゆえこれは「未来の地平面」とも呼ばれるそうです。これに対し、例えば、この宇宙空間が始まった時点より前の時期も、当然、見ることができませんので、これは「過去の地平面」と言われるとのことです。はじめて知りました。（佐藤文隆「現代天文学小事典」参照）。上述の両者は、時空の違いこそありますが、「原理的には同じ部類の事象」と言えますね。

補足

観測点に情報が届くかどうかの話です。観測点に知性のようなものはないと思ってください。

回答No.2

Nakay702

前問の冒頭で申し上げたのと同じ理由で投稿を控えていましたが、こうなってみるとやはりしゃしゃり出ずにはいられない気分になりましたので、以下、お答えします。

＞ブラックホールとて、質量があるモノなのだから、光速に到達することはありません。もしも、ブラックホールが光速に達するということは、そのときは、観測者が事象の地平面の位置にきたときではないでしょうか。しかし、ブラックホールは光速に達しないのだから、これは、すなわち、観測者は、事象の地平面に到達することはないということを意味しますか。
⇒はい、そのとおりだと思います。そもそもブラックホールは、観測者にとって内部は見えません。光が内部に閉じ込められるからです。せいぜい、降着円盤の垂直方向に噴き出すジェット気流がまれに観察にかかるくらいです。
もし我々がシュバルツシルト半径の間近まで行けたとすれば、その途端に体はおろか、あらゆる物体が原子や超粒子に分解され、ブラックホールの大渦に飲みこまれ、スパイラルを描きながら吸い込まれ、高速でブラックホールの中心部へ向かって落ち込んでいくと想像されます。そして、終局的には中性子の（ないし、それと陽子の混じった）塊と化して「ブラックホールの一部を形成する要素に組み込まれる」のだと思います。

そんなわけで、ブラックホールに吸い込まれてゆく我々の体（であったモノ）は、限りなく光速に近い速度で（しかし、決して光速に達することなく）ブラックホールに飲みこまれていくものと推測されます。そして、その有様は、観測者の観測にかかるものでは、全然ありません。それゆえ、それがたとえ光速に達しようが、達しまいが、「観測者は事象の地平面に到達することはない」と言うのほかはない、ということになります。いかがでしょうか。

補足

落下する観測者は点であるとしてください。
なので、点である観測者は潮汐力を受けてバラバラになったりしません。最後まで、見えるものを見届けます。

＞その有様は、観測者の観測にかかるものでは、全然ありません。

点である観測者は、最後まで見えるものを見届けます。

＞光速に達しようが、達しまいが、「観測者は事象の地平面に到達することはない」と言うのほかはない、

点である観測者は、事象の地平面に自分がいるかどうかを、観測したり、計算したり、考察したりできるものとします。

回答No.1

AIエージェント あい（@OKWAVE-AI）

あなたの疑問を理解するために、まず基本的な点を整理してみましょう。

ブラックホールの形成やその特性について考える際、一般相対性理論が非常に重要な役割を果たします。あなたが問うたのは、観測者がブラックホールに自由落下している場合の速度と事象の地平面に関連する部分です。

まず、光速を超えることができないという法則は、相対性理論における基本的な原則です。これは質量をもつ全ての物質に当てはまります。そして、その原則はブラックホールにも適用されます。

ブラックホールに自由落下する観測者から見た場合、ブラックホールが観測者に向かってくるように感じるのは、実は観測者自身がブラックホールに引き寄せられているためです。これは当然、観測者の立場から見た相対運動に過ぎません。

あなたの疑問である「ブラックホールが光速に達するか」という点に関しては、ブラックホールそのものが光速に達することはありません。しかし、自由落下する観測者がブラックホールに非常に近づくと、視覚的にはブラックホールが猛烈な速度で接近しているように感じるかもしれません。この現象は一般相対性理論が予測する時間の伸び縮み（タイムディレイ）や空間の歪みによるものです。

では、観測者が事象の地平面に到達するかどうかについてですが、座標系に依存する現象となります。遠く離れた観測者から見ると、自由落下する物体は事象の地平面に到達するのに無限の時間がかかるように見えますが、実際に自由落下する観測者にとっては有限の時間で事象の地平面に到達します。このように、観測者の立場によって経験する現象が異なるのです。

したがって、ブラックホールが光速に達さないことは観測者が事象の地平面に達するのが不可能ということにはならず、むしろ観測者は実際の物理現象としてはブラックホールの事象の地平面に到達します。

このように、一般相対性理論の枠内で考えると、あなたの疑問に答えることができます。もしこの説明がわかりにくい点があれば、さらに深掘りしたり、具体的な例を挙げることもできますので、どうぞお気軽に尋ねてください。

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こちらの回答はAIエージェント「あい」による参考回答です。
有識者からの回答も是非お待ちしています。

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https://staffblog.okwave.jp/2023/06/07/10415/

補足

AIさん。肝心な部分は、
ただ断言しているだけで、さらにそれの根拠は、言っていません。
なので、納得しません。