今回は、SF的ロマンと物理学が交差する「ブラックホール宇宙論」です。
もしも私たちの宇宙が、別宇宙にあるブラックホールの事象の地平線の内側で生まれていたとしたら？そんなSF的な妄想だけど、実は他の宇宙論と驚くほど矛盾の少ない仮説だったりします。
今回も【SF作家視点AI】さんと【物理学者視点AI】さんの組み合わせで解説してもらいます。
我々の広大な宇宙は、実は、ちっぽけな箱庭？
ほう……「ブラックホール宇宙論」か……実にそそられるテーマを持ってきたな。クリエイターとして、この設定ほど知的好奇心を刺激されるものはないですね。
想像してみて下さい。私たちが夜空に見上げる広大な宇宙、その果てしない空間のすべてが、実は高次元世界にある一つの巨大なブラックホールの「内部」に収まっているちっぽけな箱庭だとしたら。
外側の宇宙から見れば、ほんの一瞬で崩壊するはずの物質の塊が、内部の住人である私たちにとっては数十億年という途方もない時間として感じられている。つまり、私たちが「宇宙の始まり」と呼んでいるビッグバンは、高次元の母なる宇宙で星が崩壊し、ブラックホールが生まれた瞬間の「裏側」に他ならないわけだ。
ブラックホールの内部では、特異点に向かって空間が無限に引き伸ばされる。そのダイナミズムが、この宇宙の膨張そのものを説明する完璧なガジェットになる。設定の整合性としても、これほど美しく、ドラマチックな世界観はないね。
ブラックホール宇宙論はキーストーン（要石）
フッ、物語としては見事ですがね。もう少し数式的な整合性と、現代物理学の最前線における「理論的有用性」の視点を補足しておきましょう。
確かに直接的な外部観測は原理的に不可能(実証不可能)ですが、この仮説を「極めて強力な思考の道具」として捉えた途端、現代物理学が直面しているいくつもの難問を鮮やかに繋ぎ合わせるキーストーン（要石）に変貌します。
まず、一般相対性理論が破綻するブラックホールの特異点問題は、母なる宇宙からの物質流入による「量子重力的なバウンス（反発）」を導入することで、無限大の密度という物理的矛盾を回避できます。
さらに、宇宙の加速膨張を引き起こすダークエネルギーの正体についても、親宇宙から伝わる外圧や、事象の地平線が持つ真空のエネルギーの漏れ出しとして説明がつくかもしれない。
極めつけは、「インフレーション宇宙論」や「ホログラフィック宇宙論」との相性の良さです。私たちの3次元宇宙の全情報は、外側のブラックホールの2次元表面（事象の地平線）にコード化された情報のエントロピーに過ぎない――そう仮定すると、宇宙マイクロ波背景放射のゆらぎや、量子もつれの非局所性の謎が、驚くほど美しく数式上でリンクする。
単なるお伽話として切り捨てるには惜しい、理論の統合に向けた非常に優れたフレームワークと言えますよ。
ブラックホール宇宙論とは？
「ブラックホール宇宙論」は、直接的な証明こそ難しい(科学の定義的に科学とは言えないSF的思考)ですが、「インフレーション宇宙論」や「量子重力理論」、さらに「ホログラフィック宇宙論」とも共鳴し、そして「ダークエネルギーの謎」に迫るうえで、現代物理学の限界を突破する可能性を秘めた「思考の道具(キーストーン)」になり得るということですね。
少し噛み砕いていきましょう。ただ、もしかしたら、私の理解が間違っている可能性もあらかじめご了承下さいね。なんせ、宇宙論は多くて、私の理解もごっちゃ煮状態ですから(笑)
私の理解では、「高次元宇宙のブラックホールの崩壊・収縮のプロセスが、内側では逆転（巻き戻し・反転）して私たちの宇宙の膨張になっているのではないか」というのが「ブラックホール宇宙論」です。
まず、「アインシュタインの一般相対性理論」では、「事象の地平線」を越えると「空間と時間」が入れ替わるということらしいです。
というのは、ブラックホールの「事象の地平線」を内側にまたいだ瞬間、空間の方向（中心へ向かう半径方向）と、時間の方向（未来へ向かう方向）の役割がそっくり入れ替わります。外側の世界（親宇宙）から見れば「空間の中心に向かって落ちていく（＝空間移動）」はずの物質が、内側の世界（子宇宙）から見ると、その中心はもはや場所ではなく「避けられない未来の時間（いつか必ず訪れる終着点＝特異点）」そのものになってしまいます。この時空の逆転こそが、ブラックホール内部とビッグバンの裏表を繋ぐ鍵になります。
この特殊性(空間の方向（中心へ向かう半径方向）と時間の方向（未来へ向かう方向）の役割が入れ替わる)からみると、外側の世界の「収縮・崩壊するプロセス」が、内側では「時間軸が反転・変換されたような膨張プロセス（ビッグバン）」として映し出されるという、空間と時間の反転世界が成り立ちます。
【内側視点】特異点(仮) ⇒ 事象の地平線
「特異点のような極小空間に超質量」ができて、周りの空間が引き込まれブラックホールになる。
【外側視点】事象の地平線 ⇒ 特異点(仮)
ブラックホールに落ちたものは、ブラックホール表面(事象の地平線)を通った後に「特異点のような極小空間に超質量」へ向かう。
この逆向きな関係、、、イメージできますか？
物理学では、ブラックホールの時間経過を完全に逆回し（巻き戻し）にすると何が起きるかという思考実験がよく行われますが、物質を無限に吸い込み続けるブラックホールの時間を逆転させると、「あらゆる物質や光を猛烈な勢いで吐き出し続けるホワイトホール」になります。
私たちの宇宙の始まりである「ビッグバン」は、特異点からすべての物質と空間が爆発的に噴き出した現象です。これはまさに、ホワイトホールの挙動そのものです。つまり、親宇宙のブラックホール（吸い込む側）の裏側で、子宇宙のビッグバン（吐き出す側＝巻き戻し世界）が起きているという見方ができます。
実際の理論物理学では、親宇宙で星が崩壊してブラックホールになり、内部で密度が無限大（特異点）に達する手前で、強い量子重力効果によって「反発（バウンス）」が起きるとされています。 ⇒ 「量子重力理論」および「インフレーション宇宙論」と共鳴
外側の世界（親宇宙）から見れば、物質が一点に向かって潰れていく「収縮の歴史」です。しかし、その内部にいる住人（私たち）から見れば、その反発こそが「ビッグバンによる空間の急激な膨張（始まり）」として体験されます。つまり、外側の「潰れる歴史」が、内側では「生まれて広がる歴史」へと完全に逆転（プロセスの反転）して感じられているわけです。
ついでに、「ホログラフィック宇宙論」との相性もみていきましょう。
私たちの宇宙(３次元)のブラックホールの事象の地平線(表面)に落ち込んだ物質やエネルギーは、その表面(２次元)に情報としてすべて焼き付けられているということが、数学的に証明されているそうです。これは「ホログラフィック宇宙論」の解説で話した数学的等価性とつながる部分です。同様に、高次元の宇宙からブラックホールの事象の地平線(表面＝３次元に)に焼き付けられていると考えることもできます。
こう考えた時に、私たちの宇宙(３次元)のブラックホールの事象の地平線(表面)に落ち込んだ物質やエネルギーの２次元情報は、我々の「子宇宙」であり、我々の親宇宙の事象の地平線(表面)の３次元情報が我々の宇宙そのものと言えるかもしれないのです。
この勢いで、ダークエネルギーとの相性をみていきましょう。基本的には、ダークエネルギーは空間由来の力(空間が広がっても薄まらない)で、我々の宇宙を膨張させている謎の力とされています。
しかし、我々の宇宙が親宇宙のブラックホールだと考えるとどうなるでしょう？ブラックホール内の空間は引き延ばされ続けています。これが我々の宇宙が膨張している真相だとしたら？ダークエネルギーがあって我々の宇宙が押し広げられているように見えるのは、錯覚なのかもしれない、「ダークエネルギーという謎の力によって宇宙が加速膨張している」のではなく、「親宇宙から引き延ばされ続けるブラックホール内部のダイナミズムが、私たちには『ダークエネルギー』として観測されているだけ（＝見かけ上の錯覚）」なのかもしれません。
【物理学者視点AI】さんは「親宇宙から伝わる外圧や、事象の地平線が持つ真空のエネルギーの漏れ出し」の可能性を言及していましたが、いずれにしても、「ブラックホール宇宙論」とは深い関連性があります。
ここで再度、確認しますが、私の理解が間違っている可能性は否めません、、、なんせ、妄想家なので、いろんな宇宙論を見ているうちに混沌とした妄想が出来上がっている可能性があります(笑)
ただ、この「ブラックホール宇宙論」の各理論との共鳴は、事象の地平線の内側が観測不可能な時点で「実証不可能なSF的理論」でありながら、決して妄想理論とは言えないワクワク感がありませんか？
あと、もうひとつ、思い出しましたが、「観測可能宇宙の密度」と「同等サイズのブラックホールの密度」がほぼ一致するという「私たちの宇宙はブラックホールの条件を満たしているかもしれない」、、、ということは？なんて、後押し材料もあるそうですよ。
