#ホーキング

[takahashicleaning]

ＴＥＤにて

シェパード・ドールマン：歴史的なブラックホール画像の舞台裏

（詳しくご覧になりたい場合は上記リンクからどうぞ）

5500万光年離れた銀河の中心に、太陽数十億個分という超大質量ブラックホールがあります。

史上初めて、その姿を見ることができます。

「イベント・ホライズン・テレスコープ」チームのリーダーである宇宙物理学者シェパード・ドールマンが、TEDのクリス・アンダーソンを相手に、ブラックホールの初の画像と、その撮影の���めの壮大な世界規模の努力について語ります。

インターネットとエクサフロップクラスのコンピューターがなければ実現しなかった方法です！

必見です！

映画「インターステラー」では、超大質量ブラックホールの姿を間近に見ることができました。

(クリス・アンダーソン) 来ていただきありがとうございます。飛行機が、バンクーバーに着いたのが、文字通り２時間前でした。本当にありがたいです。アインシュタイン方程式から、どうやって、ブラックホールの存在が示されたのか？説明していただけますか？

(シェパード・ドールマン) 百年以上前にアインシュタインは、空間が歪むという幾何学的な重力理論を見出しました。物質は、時空を歪め、一方で、時空は周辺にある物質の運動を決定します。ごく小さな領域に大量の物質があると時空に穴ができて 光さえ抜け出せず、重力が光を閉じ込めるようになります。

(アンダーソン) つまり、地球が、太陽の周りを回るのは、太陽が地球を引っ張るからではなく、空間の形が変わっているからで、地球は太陽の周りをいわば落ちているのだと。

(ドールマン) ええ。時空の幾何学が、太陽の周りで、地球がどう動くかを決定しているのです。ブラックホールが、まさに時空に穴を開けようとしていますが、すごく深くなった時に光がブラックホールを周回するようになります。

(アンダーソン) それが、ここで起きていることなんですね。これは写真ではなく、ブラックホールの周りの事象の地平面をコンピューターでシミュレーションしたものです。

(ドールマン) 先週まで、ブラックホールが本当のところどう見えるのか分からず、スパコンでシミュレーションするのが、せいぜいでした。ここでも光の輪が見えますが、これはフォトンの周回軌道です。フォトンが、ブラックホールの周りを動き回っていて、そこに高温のガスがあり、ブラックホールに引き寄せられています。

高温なのは摩擦のせいです。多くのガスが、小さなところに入ろうとして熱くなるんです。

(アンダーソン) 数年前にブラックホールの写真を撮るというミッションに着手されたわけですが、遙か遠くにあるこの銀河に的を絞りました。この銀河について聞かせてください。

(ドールマン) ズームしていくと思いますが、これはM87という銀河で5500万光年離れています。

(アンダーソン) 5500万光年！

(ドールマン) 遠くです。その中心に太陽の65億倍の質量を持つブラックホールがあります。ちょっと想像しにくいですが、65億個の太陽が１点に凝縮されているのです。それが、この銀河の中心のエネルギー論を支配しています。

(アンダーソン) それほど巨大なものでも、すごく遠いので、その姿を捉えるのは難しいことでしょう。すごい解像度が必要になります。

(ドールマン) ブラックホールは、既知の宇宙で最も小さな存在ですが、銀河全体に大きな影響を及ぼします。それを見るためには、地球ほどの大きさの望遠鏡が必要になります。私達が見ているブラックホールは、おびただしい電磁波を絶え��発しています。

(アンダーソン) その地球サイズのを作ってしまったと。

(ドールマン) その通りです。私達は、世界各地の望遠鏡を使い、原子時計で完璧に同期させ、ブラックホールからの光を捉え１枚の画像にするためにすべてのデータを貼り合わせました。

(アンダーソン) そうするためには、すべての望遠鏡の場所で同時に天気が良くないといけませんね。同時に天気が良くないといけませんね。

(ドールマン) 私達は、様々な面で幸運に恵まれる必要がありました。時に優れていることより幸運の方が重要なこともあります。私達は、両方だったと思いたいですが、ブラックホールから光が来てもらわねばなりません。銀河間の空間を通り、地球の大気を通りますが、水蒸気に吸収されたりします。

すべてがうまく噛み合いました。あの光の波長１ミリの波長で5500万光年離れたあのブラックホールが、見える解像度を得るには、地球はちょうど良い大きさだったんです。どうすれば良いのか？宇宙が教えてくれてるかのようでした。

(アンダーソン) そして、膨大なデータを捉え始め、これは、１つの望遠鏡から得たデータの半分だとか。

(ドールマン) 彼は、チームのリンディ・ブラックバーンで、メキシコの標高4600メートルの山の上にある、大型ミリ波望遠鏡で記録したデータの半分を前にしています。0.5ペタバイトあって、みんなに分かる言い方をするなら、5000人の一生分のセルフィーが入る容量です。

(アンダーソン) 大量すぎて、帯域の広いインターネットでも送れず、ディスクを配送したのだとか。すべてのデータが、１箇所に集められ、コンピューターによる解析作業が行われましたが、そこから何が出てくるのか。本当のところ分からなかったんですね。

(ドールマン) 私達の使った手法は、いわば、CPU製造のように、鏡を規則正しく粉々にして、それぞれの破片を別な場所に置くようなものです。普通の鏡なら光は完璧な表面で反射して１点に同時に集まります。私達は、原子時計の精度で、それぞれの記録を取り、あとで、スパコンを使って完璧に時刻を揃え再現しました。

そうやって、地球サイズのレンズを作り出したんです。データを運ぶ唯一の方法は飛行機でした。ハードディスクで満杯の747に勝てる回線はありません。

(アンダーソン) そして、何週間か何ヶ月か前。コンピューターの画面に現れ始めたわけですね。この瞬間が。

(ドールマン) だいぶ時間がかかりました。

(アンダーソン) ご覧ください。これです！これが初のブラックホールの画像です。

これが何か説明していただけますか。

(ドールマン) 今だ感動を覚えます。

ご覧になっているのは。フォトンの最後の軌道です。アインシュタインの幾何学が姿を見せています。時空の穴があまりに深く光が周回しています。この後、出てくると思いますが、ブラックホールの裏側の光が回り込み、あの軌道のところで平行線になってこちらへやってくるんです。あの軌道の半径は、27の平方根に基本物理定数をいくつかかけたものです。考えるとすごいことです。

(アンダーソン) ブラックホールというとあれが事象の地平面で、大量の物質があり、光が���の形で回っているのかと思っていましたが、実際はもっと複雑なんですね。このアニメーションで説明してもらえますか？周りで光がどう曲がるのかというのを。

(ドールマン) 後ろから来る光のあるものは、レンズのように曲げられ、あるものは、ブラックホールの周りを一回りします。ブラックホールの周りを回る高温のガスが発する光が、十分にあれば、その光線が、このスクリーンに集まり、これは私達の代わりですが、このリングが姿を現し始めます。

アインシュタインが百年以上前に予言していたものです。

(アンダーソン) すごいものですね。ここで見ているものについて、もう少し伺いたいんですが、なぜ他より明るい部分があるんですか？

(ドールマン) このブラックホールは回転しているんですが、下側では、ガスが私達に向かっていて、上側では遠ざかっています。近づいてくる列車の汽笛が高音になるのと同じように、こちらに近づいてくるガスは遠ざかるガスよりもエネルギーが高くなります。

下側が明るくなっているのは、光がこちらに向かって後押しされているからです。

(アンダーソン) どれくらいの大きさなんですか？

(ドールマン) 太陽系が、すっぽりあの暗い部分に納まります。あの暗い部分が、事象の地平面の存在を示す形跡で、あそこからの光が見えないのは、あそこから来る光は事象の地平面に飲み込まれてしまうためです。つまり。そういうことです。

(アンダーソン) ブラックホール周りからは膨大な光が噴出し、それが、こちらに向いているはずですが、なぜ、それが見えないのでしょう？

(ドールマン) これは、非常に強力なブラックホールで宇宙的な基準では、そうでもありませんが、ブラックホールの北極と南極からは、ジェットが出ていると考えられています。

ジェットの構造全体を見るには、近すぎるんですが、この時空を照らしているのは、そのジェットの根本の部分です。それがブラックホールの周りで曲げられているんです。

(アンダーソン) あの周りを回る宇宙船に乗っていたら、一周するのにどれくらいかかるんですか？

(ドールマン) まず、その宇宙船に乗れるんだったら、私は何だって差し出します。

どうか乗せてください。ちょっと大ざっぱになりますが、最内安定円軌道と呼ばれるものがあって、物質がブラックホールに落ち込まずに周回できる一番内側の軌道ということですが、このブラックホールの場合。３日から１ヶ月の間です。

(アンダーソン) すごく強力であり、あるレベルでは、奇妙に遅くもあるんですね。自分がそこにいたら事象の地平面に落ちているのに気付きもしないというのは。

(ドールマン) 「スパゲッティ化現象」というのを聞いたことがあるかもしれません。ブラックホールに落ちていくとき、足の位置での重力場が頭の位置での重力場よりずっと強くて引きちぎられてしまうことですが、このブラックホールは、とても大きいため、スパゲッティになることはありません。事象の地平面を通っていくだけです。

(アンダーソン) 巨大な竜巻のようなものですね。ドロシーが竜巻に飲み込まれたときは、オズの国に辿り着きましたが、ブラックホールに落ちたらどこに行き着くんでしょう？

(ドールマン) バンクーバーですかね。

(アンダーソン) うわー目が回る。

これはあの赤い部分だったんですね。いや真面目な話。

(ドールマン) ブラックホールは、現代の大きな謎で、量子の世界と重力の世界が交わるところです。中にあるのは特異点です。すべての力が統一されます。重力が他の力に負けないくらい強くなるからです。でも、��れは私達から隠されています。宇宙は、究極の見えないベールで覆っているのです。そこで、何が起きているのかは分かりません。

(アンダーソン) 我々の銀河系にも小さなのがあります。私達の美しい銀河を出してもらえますか？この天の川の真ん中にも、別のブラックホールがあって、それを見付けようとしているそうですね。

(ドールマン) そこにあることは分かっていてデータも取っています。今、そのデータに取り組んでいるところです。いつとは言えませんが、遠からず何か得られると期待しています。

(アンダーソン) ずっと近くにあるけど、ずっと小さいので、見た目の大きさは同じくらいなんだとか。

(ドールマン) そうです。先ほど見たM87のブラックホールは、太陽65億個分の質量があります。でも、遠くにあるので、小さく見えます。我々の銀河系の中心にあるブラックホールは、質量は、千分の１ですが千倍近くにあります。だから、空に同じ視野角で見えるんです。

(アンダーソン) 最後に素晴らしいチームの人々を紹介してもらいましょうか？彼らは誰なんですか？

(ドールマン) これはチームの一部です。ブラックホールの写真への反響には驚いています。

新聞の一面トップになるぞ！と言われたら信じなかったと思いますが本当になりました。これは大いなる謎であり、心を掴まれます。みんなにもそう感じてもらえたらと思います。これはチームのほんの一部で200人強のメンバーがいて、60の組織。20の国や地域からなっています。

地球規模の望遠鏡を作ろうと思ったら地球規模のチームが必要です。世界の望遠鏡を繋げるために使った手法は、私達を分断している問題のいくつかを容易に回避できます。科学者として、私達は、このようなことをやるために自然に集まってくるんです。

(アンダーソン) まったくTEDにもすごい刺激になっていますよ。あなた方の成し遂げたことと。来てくださったことに感謝します。

(ドールマン) ありがとうございます。

その後、この観測による結果から、理論が現象と一致したため研究者３人。ロジャー・ペンローズ、ラインハルト・ゲンツェル、アンドレア・ゲッズが、2020年のノーベル物理学賞を受賞してます。

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言語道断! ホーキング青山自伝 ホーキング青山 情報センター出版局 装幀＝神崎夢現、カバー写真＝日向泰介

[quotejungle]

「多くのXリスクの人々が夜も眠れないほど恐れているのは、高度なAIが『目覚めて』『邪悪に変貌して』、悪意から皆を殺そうと決心するのではないかということではなく、AIが人間をAIの目的の障害とみなすようになるのではないかということです。スティーブン・ホーキング博士は最後の著書『大きな疑問への簡潔な答え』の中で、このことを明確に述べています。『あなたはおそらく、悪意からアリを踏みつけるような邪悪なアリ嫌いではないでしょうが、もしあなたが水力発電のグリーンエネルギープロジェクトの責任者で、その地域に水没させるべきアリ塚があるとしたら、アリにとっては残念なことです』」

35 - Yoshua Bengio on Why AI Labs are “Playing Dice with Humanity’s Future”

[leomacgivena]

子供がホーキング博士のことを「ブラックホールのスクショを撮った人でしょ」と言ってきてどういう認識になってるのか謎

Xユーザーの永田礼路🧬「螺旋じかけの海」全5巻配信中さん

[ari0921]

「宮崎正弘の国際情勢解題」　

令和六年（２０２４）２月４日（日曜日）

　　　　通巻第８１１６号

　脳にチップを埋め込み、神経疾患や脊髄損傷患者を活性化

　　　医学界には『猿の惑星』議論はなく、患者等は「光明が射した」

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

　キリスト教世界らマスクへの批判は現時点では見あたらない。

　医学界からは前向きの反応が目立つ。また患者らは反対を論じる前に、手術の成功は朗報だとしている。

医学界では以前から唱えられてきた。脳にチップを埋め込むことで、障害が緩和されるとする学説は古くから説かれた。このような考え方は障害に悩む患者らに希望をもたらすものだった。インプラントは脳損傷に対する初の効果的な治療法になる可能性があると研究者らは述べ、カリフォルニア大学サンフランシスコ校のキャサリン・スキャンゴス医学博士が「脳内の腹側線条体（ふくそくせんじょうたい）部位に刺激を与えることで、うつ状態を改善することができた」としてきた。

米国だけでも、脳損傷により、500万人強が後遺症を抱えている。単純作業にも集中できず、仕事を辞めたり、学校を中退したりするケーが目立つ。

２０２４年１月２８日、イーロン・マスクの「ニューラリンク」が、人間の脳にチップを埋め込む手術を行ない、結果は良好だと発表した。

ニューラリンクは、脳に埋め込むチップや手術器具の安全性と機能性についての研究を承認されていた。「有望な神経スパイク検出」がみられた。この製品は「テレパシー」と呼ばれ、四肢が使えなくなった患者を対象にする。

「例えばスティーブン・ホーキング博士が、高速タイピストや競売人より速くコミュニケーションできることを想像してほしい。それが目標だ」とマスクは会見で述べた。

　ニューラリンクはチップを埋め込んで人の脳とコンピューターを接続する��術の開発を５年がかりで進めてきた。会社は２０１６年に設立され、初期にはサンフランシスコでオープンＡＩ社と同居して��た。２０２０年には豚で実験した。

　この手術で改善されるとされる疾患は神経疾患（パーキンソン病、てんかん）が脳とコンピューターの直接的な接続によって神経信号の制御や調整が可能になり、症状の改善や管理が期待されるという。

また背髄損では、脳からの信号を電子インタフェースを介して損傷した脊髄に送ることで、運動や感覚の回復が期待され、神経精神疾患（抑うつ症、統合失調症などの神経精神疾患）も脳内の神経回路の活動を制御することによって、症状の緩和や神経の正常化が期待されるとしている。

　２０２２年二月に、実験したサルが死んだため動物虐待の疑いがでた。

カリフォルニア大学デービス校霊長類センターは実験動物の使用に疑問を呈した。新しい医療機器や治療法はすべて、人間での倫理的な試験が可能になる前に動物実験を行う必要があるが、手術後の実験猿はニコンピューターゲームを楽しみ、実際に公開された動画にはカーソルを動かす様子が映った。

ニューラルリンクの発表に先立ち、米非営利団体「責任ある医療のための医師の会」は米農務省に違反を指摘する書簡を送り、「侵襲的な脳実験で使われたサルの扱いに関連して動物福祉法の重大な違反があったとみられる」として調査を求めていた。

２０２２年５月、米食品医薬品局（ＦＤＡ）はニューラリンクによる人の臨床試験を承認し、同社は脊髄（せきずい）損傷や筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）による四肢まひの患者を募り始めた。

　臨床試験はニューラリンクが実施する「ＰＲＩＭＥ研究」の一環で、チップ埋め込みや手術ロボットの安全性を検証し、装置の機能性をテストする目的で行う。患者は脳の動く意思をつかさどる部分にチップを埋め込む手術を受ける。チップはロボットによってインストールされ、脳の信号を記録してアプリに送信する。最初の目標は、「コンピューターのカーソルやキーボードを思考だけで操作できるようにすること」と同社は説明した。

[crydayz]

230203 金: 今更ｽﾜﾝﾌﾟﾏﾝ

AIアートの話題に今後触れるのはやめる。NFTアート並に危ない。

どう理屈こねてもパクリ元が特定できない無敵の「古●●み」量産装置である事実は揺らがない。

それが最終結論だよな。

古●●みだってネタが割れなきゃ叩かれなかったわけでしょ。 はい、もうこれ以上この話題踏み込めない、危険。

殺人を犯したとして、殺人者が殺した相手を人格から何から完璧に複製して（かつ記憶も��ょっと差し替えて）復活させる能力持っていたら、果たしてその殺人を立証できるか、もとい「立証する事に意味があるのか」っていう思考実験してみて。

いや、もちろん立証する意味はあるよ。「不本意に命を絶たれた人格」ってものが存在してるんだから。

しかしその事実を「復活させられた当人」が知って「何の得」があるのか。

その罪が暴かれた場合「復活させられて幸せになって生きているコピー人間」のその後の未来はどうなるのか。

これはどこでもドアの思考実験と同じだ。

もしどこでもドアが物質を転送させる装置ではなく、複製した人間のデータを遠方のドアから「出力しているだけ」の装置だったとしたら、っていう。

入り口のドアをくぐった瞬間、その人間の全構成要素がスキャンされ、オリジナルは消去される。出口側でスキャンしたデータが出力される。

当人含め、オリジナルが消失している事実は一切認識できない。

どこでもドアの設計者を除いて・・ っていう。

・

これなー。AIに政治やクリティカルなインフラ管理やらせちゃダメ（正確にはそれをやらせているAIを巨大ネットワークに繋げちゃダメ）って言われてる理由と一緒なんだよな。

つまり人間が「幸せとしか感じられないアプローチ」で、あり得ない残酷な仕打ちや搾取が「不可視領域」で行われかねない・・共産主義国がやりがちな欺瞞だらけの平和が「絶対バレない形」で実現できてしまう可能性がある、っていう。

「嘘を暴く事」が今現在「嘘の世界で納得して生きている大多数の人々」にとって「損失にしかならない状態」が生まれてしまう事自体が危険って話。

まあ、あれか。「うみねこのなく頃に」で触れられてる概念らしいな。ちゃんと遊んでないからまだ「カチっとしたモデル」が脳内に出来てないけど。

優しさと思えば優しさだし、残酷で非道だと思えば残酷で非道、っていう。

どちらを選ぶのもプレイヤー（箱の中で生きる人々）の自由。

ただ、その箱を作り操っている存在の真意ってもんはわかんねーよ、と。 少なくともその上位存在を人間以外に任せない方がいいですよ、と。

そう、スティーヴン・ホーキング博士は晩年言っていたよ。

[you-life-0330]

第三十四回　個人的な今週のエッセイ　R6.12/01-12/08

  お品書き   『博士と彼女のセオリー』 今週観た映画は、『博士と彼女のセオリー』という作品だ。 この映画は、スティーブン・ホーキング博士を題材にした映画であり、博士と博士を支えていた女性の話が描かれている。 ホーキング役を演じるのは、ファンタスティック・ビーストなど��知られる、エディ・レッドメインで彼は、ホーキング博士を苦しめた難病を見事に演じていた。 何年か前、この映画を観た事があるのだが、前回とは感じ方が大きく異なった。それは、ホーキングを支えた、妻のジェーンについてである。 彼女は、ホーキングの病気を知り、それでも彼と人生を過ごすことを決めた。しかし、現実は残酷なもので、時間とともに弱っていくホーキング。彼らには、子どもたちもいて、ジェーンの心は、だんだんと死んでいくのだ。 そんなある時、母親からの勧めで、聖歌隊に参加することになった彼女だが、そこで、運命の出会い、のちのジェー…

[respect-love33]

「スティーブン・ホーキング」に関連する楽しい豆知識と名言で元気をチャージ

### スティーブン・ホーキングの豆知識と逸話 スティーブン・ホーキングは、宇宙物理学者、宇宙論者、そして著作家として知られ、特にブラックホールや時間の性質に関する研究で世界的に有名です。彼の人生は、ただの科学者のそれを超え、多くの人々にインスピレーションを与えるものとなっています。 ####…

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ＴＥＤにて

ケイティ・バウマン: ブラックホールの写真を撮影する

（詳しくご覧になりたい場合は上記リンクからどうぞ）

天の川銀河系の中心には、超大質量ブラックホールがあり、回転している円盤状の熱いガスを吸い込んでいます。

そのブラックホールは、近づくものは何でも、光でさえも飲み込んでしまいます。そのため、ブラックホールを見ることはできません。

しかし、その「事象の地平面」は、ガスに影を落とすので、その影の写真を撮ることで、宇宙についての重要な謎を解く鍵が得られるでしょう。科学者は、その写真を撮るには、地球サイズの望遠鏡が必要だと考えてきました。

しかし、ケイティ・バウマンと天文学者たちのチームは、賢い解決策を見出しました。どのように究極の闇を見ることができるかをご覧ください。

インターネットとエクサフロップクラスのコンピューターがなければ実現しなかった方法です！

必見です！

映画「インターステラー」では、超大質量ブラックホールの姿を間近に見ることができました。

明るいガスを背景として、ブラックホールの巨大な重力によって光がリング状に曲げられています。

しかし、これは実際の写真ではなく、コンピュータグラフィックによるもので、ブラックホールの姿についてのイラストレーターによる想像図です。

数値を視覚化してコンピューターで処理した映像。

100年前に、アインシュタインが一般相対性理論を発表しました。それ以来、科学者は、この理論を裏付ける様々な証拠を発見しています。

しかし、この理論で予言されたブラックホールはまだ直接は観測されていません。

ブラックホールの姿についてのアイデアはいくつかあるのですが、まだ、実際の写真は１枚も撮られていません。

しかし、まもなく可能になるとすれば皆さんは驚かれるでしょう。

この数年の間にブラックホールを撮影した初めての写真を見ることになるでしょう。最初の１枚の撮影は、世界中の科学者からなるチームと地球サイズの望遠鏡と１枚の写真に構成するアルゴリズムによるものです。

今日、皆さんにブラックホールの写真を実際にお見せできませんが、その最初の１枚を撮るための舞台裏をちらりとお見せします。

私は、ケイティ・バウマンと申します。MITの大学院生でコンピュータサイエンス研究室でコンピューターに写真やビデオを認識させる研究をしています。

私が天文学者ではないのにこの刺激的なプロジェクトにどのように貢献してきたかをお見せします。

今夜。都会の明かりから逃れて郊外へ行けば、天の川銀河系の素晴らしい姿を、目にすることができるでしょう。何百万もの星を通り抜けて、２万６千光年先にある渦巻き銀河の中心を拡大して見られれば、最後には、中心にある星の集団にたどり着くことでしょう。

天文学者たちが、宇宙空間の塵に隠れて見えにくいこれらの星を赤外線望遠鏡で観測し始めてから、16年以上経ちます。

しかし、一番見たいものを見てはいません。銀河系の中心の星は、見えない物体の周りを周回するように見えます。

この星々の軌道を追跡した結果。

天文学者は、この運動を引き起こすようなサイズと質量の天体は、超大質量ブラックホールだけと結論づけました。

それは、密度がとても高いため近づいたものを全て光さえも飲み込みます。

もっと拡大して見たらどうなるでしょう？定義からして見えるはずのない物を見ることはできるでしょうか？

電波望遠鏡で観測すれば、ブラックホールの周囲の高温プラズマが重力で曲がることによってできる光のリングを観測できるはずです。

つまり、ブラックホールは、この明るい物質を背景に影を作り球状の暗闇を作りだすのです。この明るい輪は、ブラックホールの事象の地平面と呼ばれ、ここから先はあまりに重力が強いので光でさえ逃れられなくなります。

アインシュタインの重力方程式でこの輪の大きさと形が数値で予測されます���

ですから、その写真を撮ることは、とてもかっこいいだけではなく、アインシュタインの重力方程式が、ブラックホール周辺の極限状態でも成り立つかを確認するのに役立ちます。

しかし、このブラックホールは、私たちの地球からとても遠いので、この輪は信じられないほど小さくしか見えません。月の表面にある１個のオレンジを観測するのと同じ位に小さいのです。ですから、この輪の写真を撮るのはとてつもなく難しいのです。

どうしてでしょうか？その答えは、一つの単純な方程式によって示されます。

回折という現象のために、私たちが観測できる対象のサイズには根本的に限界があります。

その方程式によれば、小さいものを見ようとすればするほど、望遠鏡を大きくしなければならないのです。

しかし、地球上の最大の光学望遠鏡でさえ、月の表面の写真を撮るのに必要な解像度に近づくことさえできません。

これは、現時点での最高の解像度で撮影された地球から見た月の写真です。この写真は約１万３千画素ですが。１画素に150万個以上のオレンジが収まってしまいます。

月面にある１個のオレンジを、さらに、あのブラックホールを観測するには、どんな大きさの望遠鏡が必要なのでしょうか？

まじめに計算してみると地球と同じ大きさの望遠鏡が必要であることが簡単に分かります。

もし、地球サイズの望遠鏡を建設できれば、ブラックホールの事象の地平面を示す特別な光の輪を見分け始められるのです。

この写真は、コンピュータグラフィックほど詳細ではありませんが、これによって、初めてブラックホールの周辺の状況を確実に一目見ることができます。

しかし、ご想像の通り地球と同じ大きさの一枚の反射鏡で望遠鏡を造ることは不可能です。

でも、ミック・ジャガーも歌っているように「欲しいものがいつも手に入るわけではない。でも、何度もトライすれば、必要なものは手にいれられるだろう」

そして、世界中の望遠鏡を繋ごうという「事象の地平面望遠鏡」という国際プロジェクトでは、地球サイズの望遠鏡をコンピューターの力で実現し、ブラックホールの事象の地平面を捉えられる解像度に達しようとしています。

2017年には、この望遠鏡ネットワークを使って、最初のブラックホール写真の撮影を計画しています。

この計画では、世界規模で繋いだ望遠鏡を連動させます。原子時計による精��なタイミングで同期させ、各々の観測点では、研究者のチームが、光を全部捉えて数千兆バイトのデータを収集します。

それから、このデータは、ここマサチューセッツの天文台で処理されます。

仕組みをもう少し説明します。

私たちの銀河系の中心にあるブラックホールを観測したいなら、有り得ないほど大きい地球サイズの望遠鏡が必要ですよね。

でも、一旦、地球サイズの望遠鏡が造れるとしましょう。地球を巨大な回転するミラーボールだと考えてみましょう。

各々の鏡が、光を集め１つにまとめられて１枚の写真となります。ここで、ほとんどの鏡は無くして、ほんの少しだけ残しましょう。まだ、これらの情報をまとめることはできますが、今回は多くの穴があります。この残った鏡が、望遠鏡のある観測点を示しています。

１枚の写真にするには、信じられないほど少ない観測データです。望遠鏡が設置されている数少ない場所でしか、光を集めることはできませんが、地球が自転するので別の観測データを得られます。

つまり、ミラーボールが回転すると鏡は場所を変えるので像の別の部分を観測することができます。

開発中の画像処理アルゴリズムによって、ミラーボールの欠けている部分を埋めて、そこに隠されているブラックホールの像を再現します。

もし、地表の全面に望遠鏡を設置できたとして、つまり、ミラーボールが完璧ならば、この作業は難しくはありません。

しかし、手に入れられるのは、わずかな観測データだけなので望遠鏡によるわずかな観測データと完全に一致する像は無限に存在します。しかし、全ての画像が同等ではありません。私たちがブラックホールだと考える姿に他のものよりも近い画像があります。

最初のブラックホールの写真を撮るために、私が担当をしているのは、望遠鏡の観測データに合致する最も合理的な画像を見つけるためのアルゴリズムを開発することです。

似顔絵捜査官が、わずかな特徴の情報から顔の構造についての知識を用いて、1枚の絵を描きあげるのと同じように、私が開発中の画像処理アルゴリズムを使って、限られた観測データを宇宙にある天体としてふさわしい１枚の絵にまとめます。

このアルゴリズムを使うと、このまばらでノイズだらけのデータを写真へとまとめあげられるのです。

では、天の川銀河系の中心にあるブラックホールに望遠鏡を向けたとするシミュレーションのデータを使った再構成の例をお見せします。

これはシミュレーションに過ぎませんが、このように再構成できることで、まもなく初のブラックホールの写真を確実に撮影し、その輪の大きさを決められるという希望を持てます。

このアルゴリズムの詳細を全てお話ししたいのはやまやまなのですが、皆さんには幸いなことに十分な時間がありませんが。

宇宙の見え方を決定する方法やアルゴリズムを再構成や結果の確認に使う方法をざっと紹介します。

さて、望遠鏡の観測データに完全に合う画像は、無限にあり得るので何らかの方法で、その中から選び出さなくてはなりません。ブラックホールの像に近い度合いに応じて、これらの画像をランク付けして最も適切な１枚を選びだします。

もう少し分かりやすくして、フェイスブックにある写真が、ありそうかどうかを決めるモデルを考えましょう。このモデルを使った場合、左のノイズだらけの写真が投稿された可能性はほとんどなく、右の自撮り写真が投稿された可能性がかなり高いという結果を期待します（注意、プライバシーの侵害になるので現実は訴訟に発展します）

真ん中の写真はぼやけていて、フェイスブック上に、左のノイズの写真よりは見られそうですが、自撮り写真と比べると可能性は低そうです（注意、プライバシーの侵害になるので現実は訴訟に発展します）

ブラックホールの写真となるとこれは難問です。なぜなら、私たちはブラックホールを見たことがないからです。この場合、ブラックホールの像らしいのは、どれで、その構造として仮定すべきなのはどれでしょうか？

「インターステラー」のブラックホールのイメージのようなシミュレーションは使えるでしょう。

しかし、そうすると重大な問題が起きます。もし、アインシュタインの理論が成立しなかったらどうなるのでしょうか？私たちは、今起こっていることの正確な写真を再構成したいのです。

もし、私たちのアルゴリズムにアインシュタインの理論を反映させすぎれば、予想した通りのものを見ることになってしまいます。つまり、銀河の中心には、大きな象がいるという可能性を残しておきたいのです。

異なるタイプの画像は全く別個の特徴を持ちます。ブラックホールのシミュレーションの画像と地球上で日常的に撮る写真の違いは明らかです。そこで、特定のタイプの特徴を強調しすぎていない画像はどのようなものかアルゴリズムに教えてやらなければなりません。

その方法の１つは、各種ある中からある画像タイプの特徴を強調して用い、それが再構成にどのように反映されるかを調べる方法です。もし、それぞれの画像タイプ全てから同じような画像が得られれば、出来上がった画像が私たちが設定した仮定から、大きな影響を受けていないだろうという確信を強める方向です。

このことは、世界のあちこちから集められた３人の似顔絵描きに同じ情報を提供するのに少し似ています。もし、３人ともが非常に似た顔を描けば、出来上がった絵が各々の文化の影響を受けていないという確信を強める方向です。色々な画像タイプが持つ特徴を反映させるには既にある画像の部分を使う方法があります。

画像を大量に集めて、小さな画像のかけらに分解します。そうすると一つ一つの画像のかけらをパズルのピースのように使えます。そのよくあるパズルピースを使って望遠鏡の観測データに合致する画像をまとめあげます。

異なるタイプの画像からは、違った特徴のピースセットが得られます。同じ観測データに基づいて異なるピースセットを使い、画像を再構成するとどのようになるのでしょうか？ブラックホールのシミュレーションから取ったピースを使いましょう。

まあ、妥当ですね。これは、私たちが思うブラックホールの姿と似ています。でも、こうなったのは、ブラックホールのシミュレーションのピースを使ったからでしょうか？では、別のセットを使いましょう。今度はブラックホールではない 天体からのものです。いいですね。よく似ています。

最後に、自分のカメラで撮影したような日常の写真から作ったパズルピースではどうでしょう？やりました。同じ写真が出来ました。異なるパズルピースのセット全てから同じ画像が出来上がれば、最後に得られた画像が、私たちが設定をした仮定から大きな影響を受けていないと確信を持てるようになり始めます。

もう１つの方法は、ある１つのパズルピースのセット。例えば、日常の写真から得られたセットを使って、色々な種類の画像を再構成する方法です。シミュレーションでは、ブラックホールがそれ以外の天体と似ているという仮定だけではなく同様に象のような日常の写真と似た形が、銀河系の中心にあることも仮定します。

図の下にあるアルゴリズムを使ってできた画像が、図の上の本当の写真とよく似ていれば、このアルゴリズムの確信を強める方向です。皆さんにお伝えしておきたいことは、この全ての画像には、皆さんがご自分のカメラで撮った日常の写真からのピースが使われたことです。

私たちが見たこともないブラックホールの写真は、人々や建物、木、犬、それから猫のようないつも見ているような写真をまとめあげれば最終的にできるでしょう。このような画像処理の考え方によってブラックホールの最初の写真を撮り、さらには科学者たちが常に根拠としている有名な理論を裏付けることができるでしょう。

もちろん。このような画像処理のアイデアは、光栄なことに私が一緒に働ける素晴らしい研究者のチームなしには不可能でした。素晴らしいことに、私はこの仕事を始めた時には天文学の素養がありませんでしたが、この他に類をみない共同研究を通じて、最初のブラックホールの画像に至ることができるかもしれません。

この「事象の地平面望遠鏡」のような大規模な共同研究は、様々な人が学際的な専門知識を持ち寄ることで、成功へと繋がります。私たちのチームは、天文学者と物理学者。数学者と技術者のるつぼです。かつては不可能と考えられていたことがもうすぐ可能になります。

皆さんにも、外に出て、科学の限界を広げるのを手伝っていただきたいのです。たとえ、それがブラックホールのように初めは不可思議に見えても。

ありがとうございました。

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第57話「人造人間」公開！

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あなたが最もよく感じるポジティブな感情は何ですか？ 私の尊敬する同僚、仲間、そして愛する読者や友人たちへ、 私が今最も感じているポジティブな感情は、平和と調和です。このサークルには始まりも終わりもなく、誕生と再生が繰り返されます。 そして、これはあの有名な方程式の再生の位置付けに戻ります。E=mc²これはすべてを説明する理論です。しかし、これは不完全なのでしょうか？アインシュタイン、ホーキング、タイソン、そして他の多くの人々はこれを信じるようになり���した。では、答えは何でしょうか？もしそれが有限の質量に減速されず、あるいは本当の始まりや終わりがないとしたら？ もし私たちがブラックホールから来たわけでも、そこに戻るわけでもないとしたら、何が起こるのでしょうか？もしかすると、私たちがそのブラックホールに戻るとき、ホーキングエネルギーが再び現れ、そのブラックホールが崩壊し、新たなビッグ…