ブラックホールと地球外文明
ブラックホールがエネルギー源の地球外文明 / Pixabay

 1969年、英国の宇宙・物理学者ロジャー・ペンローズは、ブラックホールにゴミを捨てるとエネルギーを得られるという論文を発表した。

 そして彼はこう考えた。宇宙のどこかにはブラックホールをエネルギー源として利用する高度に発達した文明があるかもしれない、と。

 当時、これはあくまで思考実験のようなものだった。しかし発表から50年の歳月を経て、ついにその正しさが実証されたようだ。
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ブラックホールからエネルギーを得る方法


 ブラックホールの事象の地平面の外側には、「エルゴ領域」という楕円体の領域が広がっている。ここには遠くから見てエネルギーが負になる軌道が存在し、これを利用することでブラックホールの回転エネルギーを外に取り出せると考えられている。

 具体的にはこうだ。まず、この領域に物体を落とす。そしてそれを2つに割って、それぞれをブラックホールの回転方向と逆方向に進ませる。

 逆方向に進む物体のカケラは、負のエネルギー軌道に乗せてブラックホールに落とす。もう片方の回転方向に進むカケラは、エルゴ領域から取り出して回収する。

 すると回収された物体のエネルギーは、ブラックホールの回転エネルギーを得て、2つに割れる以前よりも大きなエネルギーを持っている。その一方、ブラックホールの回転は、エネルギーを抽出された分だけ遅くなる。

 これを「ペンローズ過程」という。

ブラックホールのエネルギー
iStock

ペンローズ過程の証明法


 これはあくまで思考実験であった。だがペンローズの仮説が発表されてから2年後、ヤーコフ・ゼルドビッチというソ連の物理学者が、それを実際に検証する方法があると提唱した。

 ゼルドビッチによれば、光波をねじって、適切な速度で回転する金属シリンダーに当てればいいのだという。ペンローズ過程が正しければ、「回転ドップラー効果」のために、光波はシリンダーの回転からエネルギーを抽出しながら反射されるというのだ。

 だが、ここでまたも現実の壁が立ちはだかる。この実験を成功させるには、金属シリンダーを毎秒10億回転以上の速度で回転させねばならなかったのだ。

 これを実現するのは技術的にかなり難しく、結局ゼルドビッチの証明方法もまた理論上のものでしかなかった。

ペンローズ過程
iStock

光のかわりに音を使うことで証明が可能に


 だがグラスゴー大学(イギリス)の研究者によって、ついに実行可能な検証法が考案された。それは光のかわりに音を使う方法だ。音ならば周波数がずっと低いために、実際に実験を行うことができる。

 この実験では、スピーカーでねじれた音波を鳴らして、発泡剤で作られた回転する消音ディスクにぶつけてやる。このとき消音ディスクの裏側にはマイクを仕込んでおき、ディスクの回転を加速させながら、ぶつかってきた音を拾う。

 もしペンローズとゼルドビッチの理論が正しければ、回転ドップラー効果によって音波の周波数と振幅がはっきり変化するはずだ。


Amplification of twisted sound waves

負の周波数を生み出す回転ドップラー効果


直線的なドップラー効果ならば馴染みがあるだろう。

 救急車がサイレンを鳴らしながら接近してくると、聴き手に音波が短い間隔で届くので、サイレンの音程が高まって聴こえる。反対に救急車が遠ざかるときは、音波の間隔が長くなるので、サイレンは低く聴こえる。

 回転ドップラー効果もこれに似ているが、その効果は回転する表面に限られている。

 面白いのは、回転が十分に速くなると奇妙なことが起きることだ。回転面で測定される音の周波数はどんどん低くなり、やがて正から負に変わるのだ。

 実験でディスクの回転を速くすると、スピーカーで鳴った音の音程はどんどん低くなったが、耳に聴こえなくなるほど低くなり、さらに周波数がゼロにまで達すると、今度は音程が上昇したという。

 しかも音量まで3割大きくなった。これは負の周波数を持つ音波が回転ディスクからエネルギーを奪ったからだ。
 
 これこそ、ゼルドビッチが1971年に予言した現象であるそうだ。

ブラックホール
Pixabay
 

あとはブラックホールを利用する地球外文明を探すだけ


 さて、50年のときを経て、今やペンローズ過程の正しさが証明された。 
 
 最後に残された仕事は、ペンローズが想像したように、ブラックホールをエネルギー源として利用する地球外文明の存在を証明することだけだ。

この研究は『Nature Physics』(6月22日付)に掲載された。
Amplification of waves from a rotating body | Nature Physics
https://www.nature.com/articles/s41567-020-0944-3
References:phys/ written by hiroching / edited by parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 21:02
  • ID:dR6Uv9DJ0 #

高速回転するものを見てると、ある程度以上の速さになったら反対側に回ってるように見えることがある、ようなもの?

2

2. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 21:06
  • ID:UJFkoHom0 #

なるほどね。つまりどういうことだってばよ!

3

3. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 21:08
  • ID:WavbQSOD0 #

>あとはブラックホールを利用する地球外文明を探すだけ
それが一番難しいよ!

4

4. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 21:12
  • ID:34qUI1T.0 #

ブラックホールエネルギーも良いと思うが、
まずはダイソン球を捜そうや!(そっちの方が捜すの容易そうだし)

5

5. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 21:24
  • ID:.LIYtccl0 #

で、その暴走するエネルギーをどうやって利用可能な形に変換するんだ?まずそれからだ

6

6. ナパチャット

  • 2020年06月26日 21:45
  • ID:gdSVFR3L0 #

そんなんなら吹き出してるジェットをエネルギーにした方が早いだろ

7

7. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 21:48
  • ID:CnZ74lf.0 #

ブラックホール「残念ながら、ボッシュート ! ! 」
チャラッチャラッチャーン ミヨヨヨ〜ン

8

8. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 21:51
  • ID:EHPXU.nM0 #

科学が発展しすぎた文明ってエネルギー源どんなことになってんだろうね
「えっ!?お前の銀河まだダイソン球とかブラックホールとか使ってんの!?おっくれてるぅ〜」
とか言っちゃう文明もどこかにあるんだろうな

9

9. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 21:52
  • ID:wJRu1O5B0 #

引力を落ちる力と考えるか
引っ張る力と考えるか
そんな感じ?

10

10. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 21:57
  • ID:Sj3Hbt6i0 #

ダイソン球でも可。

11

11. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 21:58
  • ID:9KStw.HW0 #

質量(エネルギー)を半分失うわけで、残された物を回収したとき、
残った物(初期の半量)に『+100%以上』のエネルギーを得られないと収支が合わないってことになるんだよね?

12

12. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 22:13
  • ID:WRmXKyTH0 #

「ブラックホールエネルギーを取り尽くして宇宙を崩壊させるな!宇宙人が攻めてくる!」までが定期

13

13. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 22:18
  • ID:gBvuwy5i0 #

ブラックホールエンジンはバニシングされちゃう

14

14. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 22:27
  • ID:DFmAksAK0 #

全恒星がブラックホールになる時代は来るから理論上文明維持可能な事がわかるのはなんか良い

15

15. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 22:27
  • ID:f2o951un0 #

ブラックホールをエネルギー源にしてる文明から人類を観たら、人間からみたネズミと変わらない。

そして、人間からネズミにコンタクトを取る方法はあるが、ネズミから人間にコンタクトを取る方法はない。

人間がネズミに科学技術を授けるシステムは創り出せるが、脅威になる可能性があるので実験的にしかしない。

こんな感じやろうな。

16

16. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 22:33
  • ID:xLQBezOb0 #

これってエントロピーの高いゴミを投入して、エントロピーの低いエネルギーを得られるの???

17

17. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 22:41
  • ID:imxc8T7h0 #

現状を鑑みるとブラックホールからエネルギーを取り出せる装置を作り出せるほど文明が発達する前に資源不足で滅びるのが知的生命体の末路な気がする

18

18. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 22:47
  • ID:fJk.n4DY0 #

そんな技術を待つやつらが簡単にしっぽを見せるとは思えない。探査できてない見た目だけ観測できてる惑星が実はバリアかホログラムで覆われててその下に住める環境が(ry
まぁそんな話は置いといて。ほんとにそんな技術持ってる他の惑星の星人?がいてもせいぜいUFO飛ばすくらいで干渉はして来ないだろう。もしくはそういう宇宙規定なのかも知れんし。地球人野蛮やし…

19

19. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 23:07
  • ID:vv8.69CZ0 #

なるほどな
フハハハ

20

20. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 23:17
  • ID:BtH7RfuK0 #

小さい頃F1ごっこで慣れ親しんだドップラー効果が天文学を始めとした様々な分野で活躍してるのを思うと頭いい人の応用力パなくて胸が熱くなる

21

21. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 23:17
  • ID:nc.MOTRM0 #

マクロの世界で出来るかどうかはともかく、
「理論上できる」って言葉にはロマンがあっていい

(なんとなくシェルノサージュを思い出した)

22

22. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 23:25
  • ID:uTxypQ0J0 #

が、ガンドロワ…?
アレは超新星だったっけ

23

23. 匿名処理班

  • 2020年06月26日 23:58
  • ID:Iutrk6pA0 #

ブラホから出てるジェットを使ったら強烈なウォシュレットになるんじゃないか?

24

24. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 00:00
  • ID:Utsu9BMr0 #

ターンAやグランゾンの縮退炉の話しだっけ?

25

25. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 00:32
  • ID:vJLf63q90 #

いつも思うのだが、そこまでどうやって行くんだ?
ゴミをブラックホールに投げ込むのに何光年かかる?!

26

26. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 01:20
  • ID:ea.PkSht0 #

その宇宙人はブラックホールから何光年も離れた場所に住んでて
自分の住む恒星からエネルギーをとってると思うけど
わざわざ装置をブラックホールまで運ぶ手間をかけるかしら?

27

27. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 02:32
  • ID:P4tsWouu0 #

クリンゴンかロミュランどっちだっけ?

28

28. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 03:09
  • ID:xLfppv8d0 #

ディメンジョンWってこう言うことか?

29

29. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 03:11
  • ID:.45pmdo40 #

※15
人類より高度な地球外文明の種族と人類を比べると、人間とミジンコだのネズミだのと比較されるが、本能でしか動いていない動物を当てはめるのはどうかと思う。

単純に「自分たちより稚拙な技術しかもたない文明」とみられるだけだよ。

あなたは人類だ。ネズミではない。

30

30. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 05:14
  • ID:psk3I0DK0 #

恒星が全てなくなった後のエネルギー源はブラックホールしかないからな。

31

31. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 06:24
  • ID:jPJ4BbG50 #

>>2
風車は風の力を、水車は川の流れをエネルギーに変えてるけどこれはブラックホール車って感じかな
しかもブラックホールは永久?に吸い込み続けるから、無尽蔵にエネルギーを生み出せる、ある意味永久機関みたいなもんだと思うしかなりのエネルギーを取り出せるから実現すればこれほどエコなもんはない!

32

32. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 06:30
  • ID:bHS.lZcc0 #

これ、「ブラックホールをエネルギーとして利用できる可能性の実証実験」でしょ。
地球外文明との関連性ないし、可能性だけで言ったら地球外生命なら何でも成り立つがな
「ケツからガスを出して宇宙旅行をする地球外文明がある可能性」
これでもOKだわ


33

33. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 06:58
  • ID:rwYZfh530 #

※8
それこそ、高次元と紐付けしたらどうこうなアレだと思う。

34

34. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 08:04
  • ID:.PxI8bnC0 #

まず地球外の文明が光速を越える移動法を確立してるかどうかが一番気になるw

35

35. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 08:56
  • ID:XzDjMtEM0 #

ちょくちょくスパロボネタ出てるね。
ブラックホールクラスターとかブラックホールキャノンの、喰らったらもうダメだろう感が大好き

36

36. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 09:31
  • ID:evfT7eNc0 #

※26
そばに移住するか、ブラックホール作っちゃうんじゃね?

※5
今の人類の知識では、ブラックホールから得られたエネルギーでお湯沸かしてタービン回して連結された発電機で電気を作るw
何らかの形で、電子を飛び出させて、その電子を直接利用できないものかな

37

37. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 10:02
  • ID:WGipN9sD0 #

こんな面倒なことせずとも、普通にBHの降着円盤の熱だけでも適度な距離にいれば生命が利用できるエネルギーになりそうであるが・・

38

38. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 11:09
  • ID:RFrC.JQz0 #

連星が巨大星の重力に捕まった時片方の星が弾き飛ばされるのとは原理が違うのか

39

39. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 11:25
  • ID:eI7NefJy0 #

SFアニメの設定で良く出て来る 縮退炉かと思った

40

40. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 11:34
  • ID:84VMcHfq0 #

バイバインに暴露した栗まんじゅうを深宇宙に持っていき
ブラックホール化した後にエルゴ領域から随時倍化した栗まんじゅうを取り出すことによって
恒常的なエネルギーを生産する事が可能

41

41. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 11:40
  • ID:Jd9pmKID0 #

※27
ブラックホールからエネルギーを得ているのは「ドミニオン」じゃなかったっけ?
ドミニオンは天の川銀河の「γ」領域にいるからスタートレックシリーズでもほとんど語られない種族

42

42. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 12:08
  • ID:b.mJL7rT0 #

※36
2点間の引力の差を利用してエネルギーを直接に電力に変換する装置…が完成すれば、ほぼエネルギーは無尽蔵に得る事が出来そうだ。現在の人類は磁力を電力に変換する装置ならば既に持っている。案外とブラックホールを巨大な発電機と捉えれば、磁力 → 電力の変換装置でも何とかなるかも知れん。(ただし、ブラックホールのサイズに合わせた発電装置を作るのは超大変そうだが)。現在のおいらは、このくらいしか思い付かん。(済まんな)

43

43. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 14:03
  • ID:YJtOW0hF0 #

マイクロブラックホールのホーキング放射を使う方法じゃないのか

44

44. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 15:58
  • ID:m4lWFBwh0 #

まあ宇宙に存在するものをエネルギーに活用するって意味では太陽もそうだしね

45

45. 匿名処理班

  • 2020年06月27日 21:32
  • ID:46YogXE30 #

SFの題材が増えるだけだな

46

46. 匿名処理班

  • 2020年06月28日 01:28
  • ID:BYuW0.aw0 #

ブラックホールを利用する最初の文明はもしかして人類になるかもしれないな

47

47. 匿名処理班

  • 2020年06月28日 02:45
  • ID:.Zp.XO.w0 #

※5
※36
※42
例えば、磁気を帯びた金属流体が流れるチューブをブラックホールの周回楕円軌道上に設置する。ブラックホールとの近地点で受け取った運動エネルギーによって金属流体の流れが加速するんで、それを遠地点側に設置したコイルで拾って電磁誘導の法則によって発電される、みたいな事が可能(MHD発電)。ブラックホールの重力が強いんで、チューブに掛かる潮汐力のバランスをどう保つかが課題だね。

48

48. 匿名処理班

  • 2020年06月28日 10:50
  • ID:iv8rVfLW0 #

※27
ロミュラン。ウォーバードの動力源に人工ブラックホールを使っている。

49

49. 匿名処理班

  • 2020年06月28日 11:14
  • ID:U.VzalSG0 #

※25
本文にもあるように思考実験なわけで、コストや採算、実現可能性は置いといて、ブラックホールのような特異な天体があった時に起こりうる物理現象を研究する中で、それをもし人類が利用すると仮定したらどんな方法が思いつくか?ということだと思う。

50

50. 匿名処理班

  • 2020年06月28日 12:44
  • ID:6QiJUsl70 #

これを実現するまで人類がもつかどうか…

51

51. 匿名処理班

  • 2020年06月28日 22:36
  • ID:KTMhQC1K0 #

※39
アーサーCクラークの『地球帝国(1975年)』で既に登場してるんだよね
SF作家はこういう話題に敏感だからね

52

52. 匿名処理班

  • 2020年06月28日 23:05
  • ID:g1WYwNmH0 #

※4
※8
※10

一瞬、なんで吸引力の変わらない掃除機が?と思ってしまった。
すんませんでした!勉強します!

53

53. 匿名処理班

  • 2020年06月29日 01:33
  • ID:pwFRB5AR0 #

最初に思いつく人もすごいけど、それを検証するロシアやイギリスの人達も頭おかしいと思う

まるで優れた2次創作みたいなエネルギーを感じる。実現可能性や採算やらはおいといて、でも好きだから作者の妄想に乗っかるよ!という。平安貴族の返歌みたい。

54

54. 匿名処理班

  • 2020年06月29日 12:53
  • ID:6dz.MYKV0 #

レ、レンズマンのネガティブ・スフィア・・・

55

55. 匿名処理班

  • 2020年06月30日 00:05
  • ID:RObtuHbv0 #

※12
銀河のハイウェイ通すんで立ち退きしてくれって前々から通達してたよね?
って爆破される

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