12.新しいブラックホールの中で起こること、エントロピーについて


　一般3Steps理論、および“素スピノールからの創発モデル”に基づいて、
　新しいブラックホールの内部で起こること──　“新しくできたばかりのブラックホールの中で、物質や、そのエントロピーがどうなるか？”を考えてみた。
　すると、超高圧によって圧縮される変化が【時空の基本構造の社会レベル】まで及ぶのであれば──　 “秩序が生まれると同時にエントロピーの一部はリセットされるのかもしれない”という結論に至った。


　以下に、その結論に至るまでの推論（思考の流れ）を示す。

　まず、形成されたばかりの新しいブラックホールの中心部で何が起きているかを予測してみた。

　　予測1　とてつもなく強い重力──圧力が働いている。
　　　　（＝中心部の周囲の、“重位差”（重力子＆“4角形”（縮みきったバネ）の密度差、＝時空の曲がり）が、
　　　　　とてつもなく大きくなっている）

　　予測2　中心部のエネルギー密度がとてつもなく大きくなっている。

　　予測3　ほとんどが“ボソン”の形で存在するようになり、（一部の）フェルミ圧が消失している。
　　　（なぜなら、フェルミオンのままなら同じ場所を占められないので、フェルミ圧が存在し続けることで圧縮（コンパクト化）の過程が行き詰ま
　　　　るからである。　具体的には、中性子星どまりになってしまうと考えられる。
　　　　　例えば、“この地球は、直径約18mmまで圧縮されてはじめてブラックホールになる”とのことである。　それほどの圧縮を可能にするため
　　　　　には、どうしても、なんらかの形で、この“ボソン化によるフェルミ圧の消失”の過程が必須であると考えられる。
　　　　　一方、電荷は、保存されるので──　 電荷を持つプレオン∴の中のフェルミ圧は、消失しないと考えられる。）


　以上をもとに、考察を進める。

　ブラックホールは、中性子星よりも体積が小さい。

　それは、構成要素が、“中性子（クォーク×3）というフェルミオンの状態”を保ち続ける限り、新たにブラックホールになれないことを意味する。
（それは、中性子の集合は、“粒子と反粒子のペア”を作ってボソンとして凝縮することができないからと考えられる）

　また、それは、ブラッホールが作る重力は、中性子星が作る重力より大きいことを意味する。
　つまり、物質を圧縮する力が、ブラックホールの方が大きいことになる。
　よって次の仮説を立てた。

　仮説11.0　新しいブラックホールの中心部では、きわめて高度に圧縮されるため、中性子星を構成していた中性子は、少なくとも、クォークまで分解される。

　ところが、中性子が分解してできた“ダウンクォークと、アップクォーク”は、どちらもフェルミオンの“物質”であり、なおかつ、電荷が異なる。　したがって──　 このままでは“粒子と反粒子のペア”を作ってボソンとして凝縮することができない。　つまり、このままでは、フェルミ圧が存在し続けるので、中性子星よりさらに体積を減らして、ブラックホールになることができないことになる。

　つまり、“ブラックホールが中性子星よりも小さい”という事実は、中性子がクォークまで分解し、さらに、そのクォークが“プレオン∴”まで分解しているはずであることをも意味していると考えられるのである。

　そして、プレオン∴まで分解すると“粒子と反粒子のペア”を作れるようになるので、そこで初めてボゾンとして凝縮できるようになり──　 体積をさらに小さくできるようになると考えられる。
　よって、次の仮説をたてた。

　仮説11.1　新しいブラックホールの中心部では、クォークは存続できず──　 “プレオン∴”まで分解される。


　“物質”からの分解によって生じたプレオン∴は、もし単独でバラバラに存在したままであれば、フェルミ圧を生じてしまって、かさばってしまうので、速やかに粒子と反粒子のペア──“−∴と＋∴のペア”と“0∴と0∴のペア”を作り、凝縮する。
　（数は、ぴったり一致する。　考察10β崩壊、陽子崩壊、10億対1で物質が反物質を上まわったことについて）

　そして、それらが、さらに組み合わさり、次のような“4角形”を構成する方が、全体として、より安定すると考えられる。
　　　　　　−∴　＋∴　　　　　　　0∴　0∴
　　　　　　＋∴　−∴　　　　　　　0∴　0∴


　そして、これらのプレオン∴×4の“4角形”の多数が、同一の物理状態のボソンとして──　 ほとんど1カ所に凝縮し、つめこまれるようになれば、中性子星より、（はるかに）小さくなれる。

　この“4角形”は、果たして、四極子であるだろうか？　それとも、“4角形”（縮みきったバネ）であるだろうか？

　先に、「予測2　中心部のエネルギー密度がとてつもなく大きくなっている」を考えた。
　もし、四極子であったならば、エネルギーが高まれば高まるほど、“バラバラに分解してしまう”だけであると考えられる。　それは、“4角形”を作り、フェルミ圧を消失させようとすることと矛盾してしまう。

　一方、“4角形”（縮みきったバネ）であれば、エネルギーが高まれば高まるほど、“4角形”を維持でき、なおかつ、
“フェルミ圧の消失”を達成をし続けられる。
　したがって、中性子星より小さいブラックホールを、構成するボソン──プレオン∴×4の“4角形”は、“縮みきったバネ”の方であると考えられる。


　※プレオン∴×4の“4角形”（縮みきったバネ）は、ほとんど一カ所に凝縮した後、どのようになるのだろうか？
　“6面体”をつくるのであろうか？　　それとも、 より対称性の高い球になるのであろうか？
　　（いずれにせよ、“6面体”や球に至ることで、対称性や充填率が、より高くなると考えられる）
　球だとしたら、グルーボールというものがそれに相当するのであろうか？
　（プレオン∴の“4角形”（縮みきったバネ）は、グールオン×2であると解釈できる。　物理学では、グールオンからなる“グルーボール”の存在が予測されている。　ほぼ一カ所に凝縮したプレオン∴の“4角形”（縮みきったバネ）は、このグルーボールと関係があるのかもしれない）
　詳細な検討は、今後の課題である。

　※「プレオン∴の“4角形”（縮みきったバネ）が同一の物理状態で凝縮してできたもの」は、質量を持ち、周囲に重力場を作ると考えられる。
　プレオン∴の“4角形”（縮みきったバネ）が同一の物理状態で凝縮してできたものの“身ぶるい”が、非常に大量の重力子を放出するため──　 周囲の原始ヒッグス場由来の“4角形”（縮みきったバネ）、1つ1つの中に、同一の物理状態の重力子（スピン2のボソン）が非常に大量につめこまれるようになると考えていいのだろうか？
　それとも、 周囲の原始ヒッグス場由来の“4角形”（縮みきったバネ）が、同一の物理状態として、非常に大量に存在するようになると考えたほうがいいのだろうか？（そもそも、原始ヒッグス場の“4面体”は、同一の物理状態として多数凝縮していると考えた方がいいのだろうか？）　詳細な検討は、今後の課題である。


　※いずれにせよ、新しいブラックホールの中では、その質量は「プレオン∴の“4角形”（縮みきったバネ）が同一の物理状態で凝縮してできたもの」が持つ、「重力子＆（原始ヒッグス場由来の）“4角形”（縮みきったバネ）」を放出する能力として保存され、その電荷は、電荷を持つプレオン∴の中に保持され、スピンは素スピノールの持つスピンの総和として、保存され続けることになる。　このことは、“質量、電荷、スピン”のみを持つされるブラックホールの性質──いわゆる“No Hair”の性質と合致すると思われる。



　次にヒッグス場の方は、新しいブラックホールの中で、どうなるかを詳しく見ていく。

　「予測2　中心部のエネルギー密度がとてつもなく大きくなっている」という状態では、周囲にある、もともとスピン0の“4面体”からなっていた各ヒッグス場は──　 励起され、ほとんど常に“4角形”（四極子）の状態のものだけで構成されるようになると考えられる。　常に“4角形”（四極子）であるということは、仮想粒子をこえて、実在の粒子になったことを意味する。（かつて対消滅してしまった、1対10億の比で多数派であったものが、ここで復活することになる）

　（原始ヒッグス場以外の）各ヒッグス場は、（仮想ではなく）実在する同一の物理状態の“4角形”（四極子）として実在化する結果──　 それらが次から次へと、ブラックホールの中心部の方へ移動すると考えられる。
　つまり、1対10億の比で多数派であったものが、次々とブラックホールの中心部に取り込まれることになる。

　ところで、ブラックホールの中心部には、クォークを“プレオン∴”まで分解できるほどの、強力な重力が存在するのであった。
　この強力な重力が、ヒッグス場由来の“実在化した粒子”（クォークや電子、ニュートリノ…）を、プレオン∴で分解させることが予測できる。
　（クォークの中のプレオン∴どうしを結びつける力は、レプトンの中のプレオン∴どうしを結びつける力と、実質的に同じと考えられる（ともにΔ光子を介する）ので、クォークのみならず、レプトン（電子やニュートリノなど）も、プレオン∴まで分解されると考えられる）

　 ※なお、新しいブラックホールが作られる過程で──　　“4つの力が分岐してくるように見える過程”と逆の過程（“4つの力が統一されていくように見える過程”）を経ることで、重力子の密度の増加、各種のヒッグス場（電子ヒッグス場、クォークヒッグス場、ウィークボソンヒッグス場…）の“4面体”の消失、プレオン∴の“4角形”（縮みきったバネ）の増加が起こる──　 という見方もできると思われる。 　（考察11“4つの力の統一”（4つの力の創発の歴史）について）

　以上を、次の仮説として、まとめる。

　仮説11.3　新しいブラックホールの中心部では、きわめて高いエネルギー状態になるので、各種のヒッグス場についても、すべて“4面体”から“4角形”（四極子）に変わる。（つまりは、すべてが常に対生成した状態──実在の粒子になる）　次々とブラックホールの中心部に取り込まれ──　そして、さらには、それらを構成するクォークやレプトンも、強力な重力によってプレオン∴まで分解される。


　つまり、ふつうの真空の中で、びっしり占められていたはずの“4面体”からなる各種のヒッグス場が──　　新しいブラックホールの中で、実在化した“4角形”（四極子）になりながら1カ所にまとめられる結果──　 元の真空の場所にあったヒッグス場が“不在化”することを意味する。　つまり、そのヒッグス場の“不在化”によって、新しいブラックホールの内部およびその周辺が、かつての“ふつうの真空”とは異なってくると考えられる。
　（具体的にどの程度、ヒッグス場の“不在化”がおこるのかは、今後の課題である）

　具体的には、電子ヒッグス場、クォークヒッグス場、ニュートリノヒッグス場…　といったヒッグス場が不在化するので──　少なくともブラックホールの一部が、原始ヒッグス場に由来する、重力子＆“4角形”（縮みきったバネ）だけによって占められるようになると考えられる。　（具体的にどの範囲で、「重力子＆“4角形”（縮みきったバネ）」だけになるのかについての、詳細な検討は、今後の課題である）

　よって、少なくとも、次の予測を立てられる。

　予測11.1　　少なくとも、新しいブラックホールの中心部では、非常に強力な重力が存在する結果──　 原始ヒッグスの“4面体”が消失するのみならず、原始ヒッグス場以外の場が消失し、それらが担っていた“量子ゆらぎ”が消失する。



　以上より、新しくブラックホールが形成される過程について次のようにまとめられる。

　1.様々な物質→原子（原子核＆電子）→中性子→素粒子〈クォーク、レプトン〉→プレオン∴のように変化し続け──　 プレオン∴の“4角形”（縮みきったバネ）の構成比率が高まり、同じ物理状態でほぼ一カ所に凝縮する。

　2.電子やクォークなどを含め、量子ゆらぎを生んでいた各種のヒッグス場（原始ヒッグス場以外のヒッグス場）も消失する。

　3.極めて大量の重力子が高密度で周囲に放出される結果、原始ヒッグス場の“4面体”が消失する。


　このことから、次の仮説を立てた。

　仮説11.4　新しくブラックホールが形成されるときような、“重力子＆“4角形”（縮みきったバネ）の密度”が高まる過程の中で、“量子的な秩序”がもたらされる。


　※それは、現在の宇宙の大部分である、「重力子＆“4角形”（縮みきったバネ）」が低密度で存在している場所では、“量子的なゆらぎ”という正反対の現象が存在し続けていることと対照的である。
　（参考　考察3エネルギーと時空構造の関係について、考察4量子論〈Quantum theory〉、重力子の特異性について）

　一方、高密度の「重力子＆“4角形”（縮みきったバネ）」は──　 量子ゆらぎ（“4角形”←→“4面体”の相互作用）を消失させ、逆に“量子的な秩序”をもたらすと考えられる。


　以上の考察から、次の結論が得られる。

　結論10.1　ブラックホールの中心部では、“物質そのもの、各種のヒッグス場が解消される中で──　 同じ物理状態のものが極めて高密度で凝縮するという現象が生じるともに、量子ゆらぎが消失するので、全体として、きわめて高い秩序が生じ、その結果、それまで物質が持っていたエントロピーも解消される”


　つまりは、たとえ、仮に“ブラックホールの表面積が増え続ている”としても──　 新しいブラックホールの内部〜中心部では、“エントロピーが減っている”ことになる。

　確かに、ある段階までは、ブラックホールの中心部で収縮が進む過程で、既存の物質（分子、化合物…）が、素粒子まで分解されるので、その分“取りうる配置の可能性”が増大しエントロピーが増大する──　 と言えるかもしれない。　しかし、さらに圧縮が進み、別の段階（プレオン∴×4の“4角形”（縮みきったバネの凝縮）、各種のヒッグス場の消失）までくると、取りうる配置が非常に単調になるため、秩序が生じ、エントロピーの解消に至ると考えられるのである。

　以上のことが正しければ、次の結論も得られる。

　結論10.2　熱力学第2法則は、条件付きの法則である。

　そもそも熱力学第2法則は──　 そもそも、エントロピーが減ることが“確率的に起こりにくい”ことを示しているにすぎないのであった。　そして、決して、エントロピーが減ることが“物理学的に不可能である”こと意味しているものではなかった。

　つまり、我々の日常的な世界では“確率的に起こりずらい”とされることが──　 新しいブラックホールの形成という特殊な極限状態では、“十分に高い確率で起こりうること”なのであり、そして、“自然に確実に起こること”であると考えられる。

　そして、重要なことは、この過程こそが「熱力学第2法則が成り立つための初期条件（エントロピーの増加を可能にする、元々の“エントロピーが低い状態”）」を提供してくれる、と考えられることである。


　　決して、熱力学第2法則が間違っていると言っているわけではない。
　　（熱力学第2法則は、正しい。　エントロピーが減ることが“確率的に起こりにくい”ことを示しているにすぎない、ということを含めて──）

　　熱力学第2法則が成り立つためには、初期条件が必要不可欠である、と言っているのである。
　　そして、その初期条件を、天然の“新しいブラックホール”こそが作ってくれると考えられる、と言っているのだ。

　　そして、その“エントロピーをリセットするしくみ”のおかげで、 エントロピーの増加を許容するフレッシュな“この宇宙”が誕生する余地が生まれたのだとしたら──
　　つまりは、もし、新しいブラックホールの形成こそが、新しい宇宙の始まりの準備だとしたら──　 つじつまが合う。
　　　（→考察13）



　ブラックホールが新しく作られる過程で、秩序が高まり続け、エントロピーが低下し続け、重力子の密度が高まり続けたら、その後どうなるか──
　その有力な考え方の1つは、「高まり続けたエネルギー密度がある臨界点を超えると、 重力が引力から斥力に変わり、ビッグバウンスが起きる」（量子重力が予言するビッグバウンス宇宙　日経サイエンス2009年1月号より）
　というものであると思われる。


　※やはり、「原始ヒッグス場由来の素スピノール×4の“4角形”（縮みきったバネ）」、「プレオン∴×4の“4角形”（縮みきったバネ）」に蓄えられるエネルギーには限界があること、が、このような“臨界点”を生むと考えられる。
　詳細な検討は、今後の課題である。



　以上が正しいければ、少なくとも“特異点”に至ることはないことになる。
　（特異点はないが、特異キューブ（or 特異Ball？）はあると言えるのかもしれない）

　もし、このビッグバウンスが、新たな宇宙の誕生に相当するのなら、この宇宙は、決して、“完全な無”から生まれたわけでもないことにもなる。
　そして、なおかつ、もし、“すべてがリセットされてしまう”前に、その臨界点に到達できるとすれば、“過去の情報”を部分的に保持できることになる。　そして、宇宙は、歴史を持つことになる。
　つまり、宇宙は、本当の意味で、進化できることになる。　（→考察13）


　※その“過去の情報”の1つが“: :と∴の比率”に他ならないと考えられる。
　　また、当然、ヒッグス場由来の“4角形”（縮みきったバネ）、プレオン∴由来の“4角形”（縮みきったバネ）も、“過去の情報”の例であろう。　　考察11（“4つの力の統一”（4つの力の創発の歴史）について）では、“超高密度＆高圧の極限状態”で、原始ヒッグス場の“4角形”のごく一部が、「: :×3→:×6→∴×4 」により、プレオン∴に変化したり、逆に、プレオン∴のごく一部が、「∴×4→　:×6 →: :×3 」により、原始ヒッグス場の“4角形”に変化したりするかもしれず──　 このプロセスによって、物理定数が変化するかもしれないと考えられることを述べた。
　そして、この“超高密度＆高圧の極限状態”をもたらすもの（原因）の1つが、新しいブラックホールの形成の過程に他ならないと考えられる。
　つまり、ブラックホールが新しく作られてから、ビッグバウンスするまで過程の中のどこかで、考察11で考えたような、この物理定数の変化が起こるかもしれないということになる。



　※以上のことは、ペンローズの特異点定理や、ジョン-ホイーラーの“量子の泡”の考えとは、相容れない。
　　これは、前提としていることが、一般3Steps理論および素スピノール理論とは違うことによる。

　それらの前提の違いをまとめてみた。

　※一方、『ホログラフィック宇宙　J.D.ベッケンスタイン　別冊日経サイエンス149より』によると──
　『ブラックホールのエントロピーは、「事象の地平面」の面積に比例する。　地平面の面積がプランク面積単位でAの場合、エントロピーはA/4になる（プランク面積は約10^-66cm²。　面積の基本的な量子単位で、重力の強さと光速、プランク定数から決まる）。情報として考えると、エントロピーは事象の地平面に書き込まれており、1ビットのエントロピー（0か1）が4プランク面積に対応する。』とのことである。

　“素スピノールからの創発モデル”では──

　　仮説7.4　“1ビットの情報”を担うものの実体は、「原始ヒッグス場由来の“4角形”（縮みきったバネ）か“4面体”（原始ヒッグス場の基本構造）か」である。

　により、ブラックホールの表面では、原始ヒッグス場の“4面体”が100%、“4角形”（縮みきったバネ）になるので、上記のエントロピー定義に基づくと、“エントロピーは0となる”ということを考える。（考察7）
　（そのおかげで、光子は、“4面体”の足場を失うので、ブラックホールの外に出てくることができない）


　一方、ホーキング氏は、“「事象の地平面」の近くで、仮想光子2つができるだろう”という前提の上で考えを進め、ホーキング放射を予言し──　 このブラックホールの熱のおかげで、ブラックホールのエントロピーが減らないので、力学的第2法則は守られると結論された。

　このホーキング氏の“「事象の地平面」の近くで、仮想光子2つができるだろう”という前提は、もしかしたら、「原始ヒッグス場の“4面体”1つから、Δ光子2つが対生成し、これらが、ブラックホールの内部と外部という別々方向に移動する」という考え方に相当するのではないだろうか、と考えてみた。　なぜなら、“素スピノールからの創発モデル”によると、“ふつうの仮想光子のペア”がいきなり生じる理由が見つからないからである。
　（そのことによって、少なくとも、数の上では、ぴったり合うと思われる。　詳細は、今後の課題である）

　しかし、Δ光子×2の対生成（≒素スピノール×4の四極子の生成）が、実際に起こるとは考えにくいと思われる。
　なぜなら、“素スピノールからの創発モデル”によると、ブラックホールの表面では、「重力子＆“4角形”（縮みきったバネ）」が、ひっきりなしに（ν_p＝c/L_pの頻度で）外部へと放出され続けていると考えられるからである。
　（その総和が、重力場に相当すると考えられることは、前にも述べた。考察2）

　つまり、“4角形”（縮みきったバネ）か“4角形”（四極子）かという前提の違いが──　“素スピノールからの創発モデル”が生む結論と、ホーキング放射から、導かれる結論の違いを生む原因の本質であると考えられるのである。
　その結果、素スピノールの数量的には100%一致するが、それが説明する自然（nature）は、全く異なってしまう── ということになってしまっていると思われる。

　以下に、それらの前提や結論の違いを、次の表にまとめてみた。

　結論が180度異なるので──　 これらの前提や結論の検証、厳密な推論、再検討…　は、非常に重要である。

　おそらく、ホーキング氏による“ホーキング放射”の導出過程の計算は100%正しく、100点満点であると思われる。　しかし、「その前提が、自然〈nature〉とずれていれば、その結果も、自然〈nature〉と解離してしまう」という可能性があるのである。



※また、以上のことは、ビレンキン氏による、トンネル効果によって“無”から宇宙が生まれたという説と相容れない。
　それらの前提の違いを整理してみた。

　“素スピノールからの創発モデル”によれば、“量子ゆらぎ”とは、自己組織化にもとづいて（しっかりとした原因があって）生じるものである。

　“素スピノールからの創発モデル”によれば、 “真空の中で、量子ゆらぎによって仮想粒子が生成する”のは──　 対消滅で生じている“4面体”の場が、あらかじめ存在するからである。
　“量子ゆらぎ”の本質は、「“4面体”←→“4角形”」の変化である。
　そして、例えば、重力子の密度が極めて高い状況で「“4面体”←→“4角形”」の変化が消失すれば、“量子ゆらぎ”も消失する。

　したがって、こういった“量子ゆらぎ”には、いきなり、“無から宇宙全体を生じさせる”原因になりえない。

　つまり、“素スピノールからの創発モデル”は、“量子ゆらぎ”の概念を“宇宙全体のはじまり”に適用できないことをはっきり示している。