研究論文
『“現代物理学”の危機を解消する新しい手段の紹介』
3.ダークマターとダークエネルギーについて
質量エネルギーとは、「重力子の放出源として働き続ける能力」なのであった。
電荷エネルギーや磁極エネルギーとは、「仮想光子の放出源として働き続ける能力」なのであった。
重力ポテンシャルエネルギー、電磁ポテンシャルエネルギー、運動エネルギーとは、結局は、原始ヒッグス場ユニット(PHU)の“4面体”に蓄えられるエネルギーであった。
量子ゆらぎ(対生成←→対消滅)のエネルギーとは── (人間の観測事情を示す、マクロとミクロの関わり合いという自然(nature)を示す)不確定性原理(不確定性関係)に従って生じるエネルギーではなく── “(単振動振幅)確定性原理”に従って生じるエネルギー、すなわち、各種のヒッグス場ユニット(原始ヒッグス場ユニット(PHU)、電子ヒッグス場ユニット(eHU)、クォークヒッグス場ユニット(uHU、dHU)…)の振動のエネルギーなのであった。
インフレーションをもたらすエネルギー(インフラトン)とは、「プレオン∴×4の“4角形”(縮みきったバネ)」が蓄えるエネルギーであった。
それでは、ダークマターやダークエネルギーは、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によると、何だと説明できるのだろうか?
それを以下に示す。
《ダークマター》
インフレーションの際、高度に凝縮した、「プレオン∴×4の“4角形”(縮みきったバネ)」が指数関数的に(○倍○倍○倍… のように)分散するので、
“その“4角形”(縮みきったバネ)のフラクタルな分布のゆらぎ(ムラ)”が生じると考えられる。
(→結果3 付録3スピンネットワークのフラクタルについて)
「プレオン∴ヒッグス場ユニット由来の“縮みきったバネ”」が持つ“高密度の凝縮”の指数関数的な解放
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高度な凝縮した
「プレオン∴×4の
“4角形”(縮みきったバネ)」
を示す“立方体”
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「高度な凝縮の開放」(×1/8)
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「高度な凝縮の開放」(×1/82)
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… |
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… |
→
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※ビッグバウンス、インフレーションにともなって、1/8倍、1/8倍、1/8倍、1/8倍、1/8倍、1/8倍…というように、指数関数的に、高密度の凝縮が開放されている様子が示されている。
※これらの図も、あくまで便宜的なものである。 |
「プレオン∴×4の“4角形”(縮みきったバネ)」が生む“フラクタルな分布のゆらぎ”は、“銀河、銀河団、長銀河団、ボイド&グレーとウォール…”という宇宙の大規模構造が持つ“フラクタルな分布のゆらぎ”と、関連していると考えられることは前にも述べた。(→結果3)
( このゆらぎとともに分布し始めた物質が、重力ポテンシャルエネルギーによって物質がコンパクト化が増幅し続ける結果── “銀河、銀河団、超銀河団、ボイド&グレーとグレートウォール…”という宇宙のフラクタルな大規模構造が生まれてきたと考えるとつじつまが合う)
よって、次の仮説を立てた。
仮説C3.1 インフレーションの際、高度に凝縮した、「プレオン∴×4の“4角形”(縮みきったバネ)」が指数関数的に分散する結果生じた“フラクタルな分布のゆらぎ”が、“明るい物質の質量”と“ダークマターの質量”の総和についての“フラクタルな分布のゆらぎ”の起源である。
ところで、上記考察と結果5(2.物質の起原について)で、プレオン∴の“4角形”(縮みきったバネ)から“4面体”に相転移する際に放出されるエネルギーを放出され(それがビッグバンのエネルギー源であると考えられる)、そのエネルギーを使い、一部の“プレオン∴×4”だけが、(少なくとも)3世代のクォークやレプトンに至り、それらが、CP対称性の破れとともに分解される過程で、(反物質より)物質優位の世界ができたと考えられると述べた。(→結果5)
つまり、一部の“プレオン∴×4”が、“明るい物質”および、各種のヒッグス場(電子ヒッグス場ユニットの総和、クォークヒッグス場ユニットの総和…)となり── それらの成り損ないとして残った“プレオン∴×4”を材料とする“4面体”、すなわち、プレオン∴ヒッグス場ユニットがダークマターに相当すると考えるのが、自然であると思われる。
※「例えば、電子ヒッグス場ユニットやクォークヒッグス場ユニットが、ダークマターの正体である可能性もあるではないか? そうだとすると、明るい物質より、10億対1の割合で大きな質量を持つダークマターによる重力の影響が観測されるはずである。 それは、観測結果と矛盾しており、論理が破錠しているのではないか?」という疑問が湧くかもしれない。
しかし、そのことには問題がないようである。
なぜ問題がないのか?
その理由は、“分布の仕方”にある。
プレオン∴ヒッグス場ユニットは、(インフレーション後の)フラクタルなムラのある分布を維持し続けるのに対して、「電子ヒッグス場ユニットやクォークヒッグス場ユニット…」は、ムラなく宇宙にまんべんなく分布していると考えればつじつまが合うのである。(論理が破錠しないのである)
プレオン∴ヒッグス場は、インフレーションの後はほぼ移動せず、分布のムラが維持されるのに対して── 「電子ヒッグス場ユニットやクォークヒッグス場ユ
ニット…」は、(ビッグバンの後の)「電子と陽電子、クォーク&反クォーク」のフリーな運動の後に生じるものであり、分布のムラが消失すると考えられる。
※なお、移動しにくさ(位置の固定しやすさ)の程度は、
原始ヒッグス場ユニット(PHU)>プレオン∴ヒッグス場ユニット>「電子ヒッグス場ユニットやクォークヒッグス場ユニット…
のような大小関係にあると考えられる。
すべての方向に(四方八方に)、ムラなく、まんべんなく分布していれば、たとえ明るい物質の10億倍の質量であっても、その重力の影響を観察(観測)できなくなってしまうまである。
思考実験をしてみよう。
例えば、地上に立っているヒトの頭上に、「地球と全く同じ質量&サイズの天体」が固定して存在しているとどうなるか? 体の重心が地球と「地球と全く同じ質量&サイズの天体」のちょうど中間地点にある場合、無重力状態が観察されるだろう(地球や「地球と全く同じ質量&サイズの天体」の重力の影響が観察(観測)されなくなるであろう)。
同様な理由で、「前後、左右…」のように、等しい質量を持つ何らかの天体のペアがあり、その中間地点に体の重心が存在していても、やはり、その質量による重力の影響が観察(観測)されなくなるであろう。
つまり、ある人(観測者)にとって、(その重心から)あらゆる方向に等しい質量が位置を固定して存在していれば、その質量による重力の影響が観察(観測)されなくなるのである。
したがって、ある人の周囲に、電子ヒッグス場ユニットが、ムラなくまんべんなく存在している場合についても、同様な理由で、その質量による重力の影響が存在しなくなる(観察(観測)されなくなる)のである。
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つまり、たとえ「電子ヒッグス場ユニットやクォークヒッグス場ユニット…」が10億倍もの質量をもっていても、その質量による重力の影響が観察(観測)できなくなる)以上── 当然、“10億対1の割合で大きな質量を持つダークマターによる重力の影響が観測されない”のである。
このことは、観測結果と矛盾していない(調和している)
※したがって、ダークマターには、「(その質量が生む)重力の影響が観測されているダークマター」と、「(その質量が生む)重力の影響が観測されていないダークマター」があるという見方も可能になることになる。 この「観測されているダークマター」の質量が明るい物質の質量の数倍程度であるのに対し、この「観測されていないダークマター」の質量の方は、明るい物資の10億倍もあることになる。
※10億倍もの質量を持つ「電子ヒッグス場ユニットやクォークヒッグス場ユニット…」の方は、そもそも、その質量による重力が影響を及ぼさない時点で、ダークマターに該当しないと見なすべきだとう考え方(すなわち、“ダークマター”が意味する対象は、重力による影響が観測されているものだけに限定するべきだという考え方)もあるかもしれないが、必要に応じて「観測できないダークマター」(「重力の影響が観察(観測)できないダークマター」…)と記述したりもできることとする。
以後、便宜上、ダーマターという用語は、原則として、これまで通り「(重力の影響を及ぼす)観測されているダークマター」を意味するものとして使うこととする。 ただし、適宜、「(観測されている)」を追加する。
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よって、次の仮説を立てた。
仮説C3.2 “明るい物質”および、各種のヒッグス場(電子場、クォーク場…)への成り損いとして残った、“プレオン∴×4”を材料とする“4面体”、すなちわ、プレオン∴ヒッグス場ユニット(∴HU)の総和が、(観測されている)ダークマターに相当する。
このダークマターの説明で、本当に、つじつまが合うだろうか?
確かめてみよう。
観測によれば、銀河の中を天体が運動する速度は、中心から距離によらずほぼ一定である。
その観測結果と、(重力=遠心力に相当する)「GmM/r2=mv2/r」より導かれる「GM/r=v2(=ほぼ一定)」の関係から、
下図のように銀河の中心からの距離r[m]に比例して、その半径の球に含まれる総質量M[kg]が大きくなると考えられるのだった。
(そして、このことがダークマターの存在を考え始めるきっかけの1つとなったのだった)
※この総質量M[kg]とは、「明るい物質+ダークマター」の質量[kg]に相当する。
一方、銀河の中の明るい星の分布(電磁波として観測できる物質の分布)は、銀河系の中心部に近づくほど大きい。(なお、ブラックホールがある中心部において再び減る)
上記の総質量分布が正しいとすると、半径r[m]の球内の明るい物質+ダークマターの総質量密度[kg//m3]は、r−2[m−2]に比例することになり── ダークマターの質量密度[kg//m3]は、明るい物質+ダークマターの総質量密度[kg//m3]から、「電磁波を出す明るい物質」の質量密度[kg//m3]を引いた部分に相当することになる。
つまり、銀河の中心からの距離r[m]の球内の、明るい物質+ダークマター、明るい物質、ダークマターそれぞれの質量密度の変化は、おおよそ、次の図のようになると考えられる。
※黒色のラインが半径r[m]の球の中の明るい物質+ダークマターの総質量密度3M/4πr3[kg//m3]の変化を示している。
※(r−3[m−3]に比例している)明るい物質+ダークマターの総質量密度は、「GM/r=v2(=ほぼ一定)」の関係から、r−2[m−2]に比例しているとわかる。
※黄色のラインが半径r[m]の球の中の明るい物質の質量密度[kg//m3]の変化を示している。
(おおよその概要図であるが、以下の説明において支障がない。なお、厳密に正確な図については、今後の課題である)
※黄色と黒色のラインの間の“幅”が、半径r[m]の球の中のダークマターの質量密度[kg//m3]の変化に相当している。
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この図は、ダークマターが、「(電磁波として観測できる)“明るい物資”や各種のヒッグス場(電子場、クォーク場…)」への成り損ないできあるプレオン∴ヒッグス場ユニット(∴PU)の総和であるという仮説と調和している。
しかも、それは、次の対応関係と調和している。(結果1 《質量の実体像》)
『クォークの質量』
『裸のクォークの質量(正確にはカレント質量)』 |
→クォークの静止質量 |
『ハドロンに閉じ込められたクォークの有効質量(正確には構成質量)』 |
→クォークの静止質量
+クォークの外部運動エネルギー
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すなわち、
『“物質の質量”(クォークの外部運動エネルギー…)が、多く存在するほど、その分、「プレオン∴ヒッグス場ユニット」(主要なダークマター)は、「グルーオンの集積したひも」に転化することによって、その質量を失う。
すなわち、“物質の質量”(クォークの外部運動エネルギー…)と、(主要なダークマターと考えられる)「プレオン∴ヒッグス場ユニット」の質量の和は、おおよそ一定となると考えられる。』(結果3《各種のヒッグス場と質量の関係》) |
という説明と調和している。
つまり、ダークマターは、(明るい物質を構成する)『(質量0の)グルーオンの集積したひも』&『クォークの外部運動エネルギー』になり損ねた、という意味においても、明るい物質へのなり損ないなのである。
もともと、“クォークやレプトンへの成り損ない”である、“プレオン∴×4”(=ダークマターの材料)は、生成した物質の分布とともに、存在していた。
(“プレオン∴×4”(=ダークマターの材料)が多い場所ほど、生成した物質が多く存在していた。)
そして、“明るい物資”が凝集することが可能である一方で、“プレオン∴×4”(=ダークマターの材料)は物質と一緒に凝集できず、その場にとどまり続けた。 そして、“明るい物質”の質量が凝集する場所に限って、“プレオン∴×4”(=ダークマターの材料)の質量の一部が『(質量0の)グルーオンの集積したひも』&『クォークの外部運動エネルギー』として消費されて消失するようになったので、明るい物質+ダークマターの質量密度[kg/m3]が、次のような規則的な曲線を維持できるのだと考えられる。
※明るい物質の密度の分布がやや不規則なのに関わらず、明るい物質+ダークマターの総質量密度が規則的になっている(r−2[m−2]に比例している)のは、ダークマターの質量を消費した分(減らした分)が、ちょうど、明るい物質の質量の増加分に相当するという関係があるからである。
※それは、明るい物質の密度の分布の図が不正確であるのにかかわらず、ここまで支障が出ていない理由でもある。 |
つまり、“プレオン∴×4”の“4面体”がダークマターであり── 二重の意味で(1つは、物質優位の世界に至るための材料として、もう1つは、『(質量0の)グルーオンの集積したひも』&『クォークの外部運動エネルギー』へと転化するための材料として)、“明るい物質”の質量の原材料であったと考えるとつじつまが合うのである。
“プレオン∴×4”は、“4角形”(縮みきったバネ(スピン0))としても“4面体”としても、「重力子の放出源として働き続ける能力」、すなわち、質量を持つ。
そして、前者がブラックホールの形成を担う一方、後者は、ダークマターや宇宙の大規模構造の形成を担うと考えられるのである。
(なお、“4角形”(縮みきったバネ(スピン2)は、(質量0の)グルーオンの集積したひも』を担うのだった)
以上の説明は、ダークマターについての仮説──
仮説C3.2 “明るい物質”および、各種のヒッグス場(電子場、クォーク場…)への成り損いとして残った、“プレオン∴×4”を材料とする“4面体”、すなちわ、プレオン∴ヒッグス場ユニット(∴HU)の総和が、(観測されている)ダークマターに相当する。
が、つじつまのあったものであることを示していると思われる。
※なお、たとえ“4面体”となっても「重力子の放出源として働き続ける能力」を持ち続ける理由は、(原始ヒッグス場ユニット(PHU)を構成する素スピノールと同様に、そして、ブラックホールの形成を担う“4角形”(縮みきったバネ(スピン0))と同様に)連星のような運動をし続けているから」と考えてよいと思われる。
ブラックホールの形成を担う
“4角形”(縮みきったバネ)
(スピン0)
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ダークマターを担う
“4面体”
(スピン0)
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※以上が、正しければ、(観測されている)ダークマターと明るい物質の関係は、おおよそ次のようにまとめられることになる。
(観測されている)ダークマター
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明るい物質
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主に、プレオン∴ヒッグス場ユニット(∴HU)の“4面体”
を構成するプレオン∴の外部運動エネルギー
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「電子、ニュートリノ」の外部運動エネルギー
&静止質量エネルギー(構成するプレオン∴の外部運動エネルギー)
陽子や中性子の外部運動エネルギー
&静止質量エネルギー(=構成するクォークの外部運動エネルギー
&クォークの静止質量エネルギー(=構成する
プレオン∴の外部運動エネルギー))
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《ダークエネルギー》
ハッブルの研究成果──「遠くの銀河から光の赤方偏位」が認められるという観測結果に基づいて、“宇宙は膨張している”という説が生まれた。
また、「超新星から光の赤方偏位と星の明るさ」の観測結果に基づいて、“現在は、ダークエネルギーによって、宇宙膨張は、加速してきている”という説が生まれた。
「宇宙の膨張」とは、「時空の膨張」に他ならない。
「宇宙の膨張(=時空の膨張)」や「宇宙論的な赤方偏移」についての、最新で、最も正確な説明は、次のようなものである。
『〜厳密には、ドップラー効果による銀河の赤方偏移の理解は正しくない。銀河はそれ自身が高速で後退しているのではないからだ。銀河は静止しているが、その銀河が存在する空間自体が膨張するために、後退しているように見えるだけだからだ。 波長が長くなるのは、空間が膨張して、その中に存在している光(つまり波)が引き伸されることによる。 この考えに立てば、遠くの銀河からの光は、近くの銀河からの光よりも長い時間、宇宙を旅したため、それだけ長く波が引き伸され、強い赤方偏移を受けるようになったと解釈できる』
(『宇宙膨張は加速している』より──別冊日経サイエンス136『宇宙論の新次元』 下線は、筆者による)
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『論点4 銀河の赤方偏移はなぜ起こるのか?
誤解 銀河が空間内を移動し私たちから遠ざかり、ドップラー偏移が起こるから。
正解 空間が膨張し、そこを伝わるすべての光波を引き伸すから』」
(『ビッグバンをめぐる6つの誤解』より──別冊日経サイエンス156『宇宙創成期』 下線は、筆者による)
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『宇宙論的な赤方偏移と通常のドップラー偏移とは別物だ。 天文学者はよくドップラー偏移を引き合いにして出して宇宙論的な赤方偏移を説明するが、学生たちはそのせいでひどい迷惑を被っている。
両者は別々の公式で記述される。 ドップラー偏移の式は特殊相対性理論の範疇にあり、空間の膨張が考慮されていないが、宇宙論的赤方偏移の式は、一般相対性理論から導かれ、空間の膨張が考慮されている。』
(『ビッグバンをめぐる6つの誤解』より──別冊日経サイエンス156『宇宙創成期』 下線は、筆者による)
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これらの記述と、“時空の曲り”が「原始ヒッグス場ユニット(PHU)の“4面体”と“4角形”(縮みきったバネ)」の総和に相当する(→結果1)ことを考え合わせると── “宇宙の膨張(=時空の膨張)”や“宇宙論的な赤方偏移”の担い手が、下図の性質であると考えるとうまくいきそうであることがわかる。
原始ヒッグス場ユニット
(PHU(=Primordial Higgs(field)Unit)
由来の“4面体”が多いほど──
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→ |
空間が収縮し、時間が速く進む。
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「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」
(PHU由来)が多いほど──
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→ |
空間が膨張し、時間が遅く進む。
(=時空が膨張する)
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よって、“宇宙の膨張”や“宇宙論的な赤方偏移”を担う実体として、次の仮説を立てた。
仮説C3.4 “宇宙の膨張”や“宇宙論的な赤方偏移”を担う実体は── 「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」の存在数の密度の増加(≒“時空の曲がり”の増加 ≒“重位勾配”の増加)による、空間の膨張&時間の遅れである。
具体的に物体の周囲の「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の存在数の密度が増加する」のは、どんなときか?
それは、(質量を持つ)物体が加速運動をするときである。
(質量を持つ)物体は、加速運動し続けると、それだけで、運動方向の「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」の数が増加し続けるために、運動方向の宇宙(時空)が膨張し続ける。
(その結果、“重位勾配”が生じ続け、運動方向に、その重力によって引き寄せる力が増すと考えられ、この性質が等価原理と調和することは、前に述べた。(結果1))
※なお、例えば、ある質量を持つ物体が一時的に加速して、その後、等速運動に戻った場合には、運動方向への重力子の放出量が増えている。 この際の、運動方向における「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の存在数の密度が増加」も、“宇宙の膨張”の一例と言える。
なぜなら、この場合、この一時的な加速によって“重力子の存在数の密度の増加”が起きたからである。 この場合、“運動方向のみに宇宙が膨張した”と言える。
(このしくみが光速不変の原理を成立させることは、結果1で述べた)。
その質量を持つ物体が加速運動をする例として、“物体(質量)どうしがそれ自身の重力ポテンシャルエネルギーを利用して、運動エネルギーを増加させながら、コンパクト化する”ことも挙げられる。
すなわち、“物体(質量)がそれ自身の重力によって、その分布がコンパクト化”すればするほど、周囲の「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の分布」が増加し、宇宙は膨張すると言える。
結果1で挙げた次の図は、それをうまく説明している。
物体(質量)が、(それ自身の)重力によって収縮する(コンパクト化する)場合──
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→
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物体(質量)がそれ自身の重力によって、コンパクト化するのにともなって、物質(&質量)周囲の「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の存在数の密度」が
増加している(=物質(&質量)周囲の“宇宙(=時空)が膨張している”)ことが読み取れる。
このようになるのは、「物体(質量)がそれ自身の重力によって収縮する(コンパクト化する)際に、物体(質量)が、重力ポテンシャルエネルギーを利用して
新たな運動エネルギー、すなわち新たな“重力子の放出源として働き続ける能力”を獲得する」からである。
この図では、重力場は、徐々に大きくなり、2倍になっていることが示されている。
このことは、“Gから2Gまで変化すること”、あるいは、“質量が2倍になること”に相当していると言える。 |
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それは、中心部の物体(&質量)が、銀河である場合も、本質的に同じである。
もし、銀河を構成する物体(&質量)のコンパクト化が、進めば進むほど── 銀河の周囲の「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の存在数の密度」が増加することが、この単純な上図によって理解できる。
なお、銀河については、次の図でも理解ができる。
※ すなわち、下図では── 例えば、個々の銀河の物体(質量)の、自身の重力によるコンパクト化にともない、銀河の周囲に「原始ヒッグス場ユニット(PHU)由来の“4角形”(縮みきったバネ)」が増えるとともに、銀河の周囲の宇宙(時空)が膨張するために、見かけ上、より遠方に存在するように見えることが読み取れる。
※「個々の銀河のそれぞれがコンパクト化する効果」と、「3つの銀河互いに近づくという意味のコンパクト化する効果」と「3つの銀河が、重力によって観測者側の方へ向かって加速運動することによる宇宙の膨張の効果」が組み合わさって、このように見える〈観測される〉。
すなわち、実際は、3つの銀河も観測者も互いに近づいているのに、見た目では、お互いに遠ざかっているように観測されるということが起こりうる。
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よって、次の結論に至る。
結論C3.1 “物体(&質量)は、それ自身の重力によって、コンパクト化”すればするほど、その周囲の宇宙(=時空)は膨張する。
※この結論は、アインシュタイン方程式が、中心部の“物体(&質量)分布がコンパクト化”が進むほど、周囲の“時空の曲がり”が大きくなることを示していることと調和している。
“物体(&質量)がそれ自身の重力によってコンパクト化”する例は、様々ある。
その例の1は、太陽のような恒星の中の核融合反応が進むことである。
そして、その例の中で、最も激しいもの1つは、「新しいブラックホールが形成されつつある段階のもの」である。
なぜなら、新しくブラックホールが形成される過程では、ブラックホールが周囲の物体(&質量)を高速で吸い込むとともに、物体は、プレオン∴まで分解され、その運動エネルギーを高い効率で増加させる結果、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の存在数の密度の増加」が著しく激しく起きると考えられるからである。
※「NM個の重力子質量M Gが持つ質量M[kg]は、ブラックホールを構成するようになると、質量がNM/π倍に増加する」ことになるのだった。 (EMOES宇宙論1)
銀河は、その中心に巨大なブラックホールを持っていると考えられている。 一方、銀河の中心部以外にもブラックホールはできうるがその規模は、比較的小さい。
そこで次の仮説を立てた。
仮説C3.5 生まれて間もない“未熟な銀河”であるほど── 新たにブラックホールが形成されることの影響(質量が、NM/π倍に増加する効果)がより大きくなるので、“物体(質量)の、自身の重力によるコンパクト化する過程が激しくなる。
光速には限界があるので── 遠くにあるものとして観測される銀河ほど、より過去にさかのぼって存在する、若いフレッシュな銀河である。
すなわち、宇宙の観測において、遠方にあるとされる銀河ほど“未熟”である。
このことと、仮説による、「未熟な銀河ほど、新たにブラックホールが形成される影響(質量が、NM/π倍に増加する効果)が大きくなり、“物体(&質量)の自身の重力によるコンパクト化”が激しくなること」をまとめ合わせると、遠方のものとして観測される銀河ほど、銀河の周囲の宇宙の膨張(銀河の周囲の「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の分布」が増加)も激しくなることになる。
この考え方によって、“遠くにある銀河ほど、赤方偏移が大きい”という観測結果を、うまく説明できることは容易に分かる。
すなわち、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、“遠くにある銀河ほど、赤方偏移も大きい”という観測結果は── (遠方にある、古い時代の)未熟な銀河ほど、時空の膨張させることかが高いこと、すすなわち、「(遠方にある、古い時代の)未熟な銀河ほど、物体(&質量)が、より激しく(質量が、NM/π倍に増加する効果を伴って)自身の重力によってコンパクト化している」という自然(nature)像を与えるものとして解釈すべきであることを示しているのである。
※決して「遠くにある銀河ほど、高速で遠ざかっている」という自然(nature)像を与えるものではないのは当然である。
※例えば、クエーサーとは、“複数の銀河が合体する”の激しい現象であると考えられている。 (参考 『クエーサーの謎』 講談社ブルーバックス)
この“複数の銀河が合体する過程”では、銀河内の質量の自身の重力によるコンパクト化が激しくなる(=質量が、NM/π倍に増加する効果を伴う)。 つまり、クエーサーの周囲の宇宙(時空)の膨張(周囲の「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の存在数の密度」が増加)も激しくなる。 つまり、この考え方は、クエーサーの赤方偏移が、とても大きいという観測結果とも、うまく調和している。
逆に、近くの銀河ほど、成熟した銀河、すなわち、成熟したブラックホールである。
したがって、近くの銀河ほど、(成熟している分)中心部のブラックホールが持つ影響(質量が、NM/π倍に増加する効果)も小さくなり、“物体(質量)のコンパクト化の進み方”が、よりゆるやかになっている。
つまり、近くの銀河ほど、周囲の宇宙(時空)の膨張(=周囲の「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の存在数の密度」の増加)がゆるやかになり、赤方偏移も小さくなる。
(そのことは、観測結果と合致している)
つまり、時間が経つほど、新たにブラックホールが形成される影響(質量が、NM/π倍に増加する効果)は、小さくなることになる。
その結果、観測されるのは、“減速膨張”である。
一方、たとえ、ブラックホールを介さなくとも、“物体(質量)の、自身の重力によるコンパクト化”は、つねに進行している。
例えば、単に、天体同士が重力によって近づく過程(例えば、この天の川銀河と、となりのアンドロメダ銀河が近づく過程)、あるいは、太陽などの恒星で核融合反応が進む過程においても、“物体(&質量)の自身の重力によるコンパクト化”は、ゆっくりと進行している。
“(成熟した)ブラックホールが物体(質量)に作用する”過程のみならず── 銀河どうし、銀河の中の恒星どうし、恒星と惑星… も含め、あらゆる“物体(&質量)が、(重力によって)互いに近づく”過程は、“物体(質量)の、自身の重力によるコンパクト化”の一例であり、重力ポテンシャルエネルギーを利用した、運動エネルギーの増加に伴い、それらの周囲の宇宙(時空)を膨張させる。
自由落下運動が加速運動であることからもわかるように── 自身の重力による“物体(&質量)のコンパクト化”は、一般に加速する。
つまり、“物体(質量)の、自身の重力によるコンパクト化”にともなう“宇宙(時空)の膨張”は、本来、加速するのが自然なのである。
その結果、観測されるのは、“加速膨張”である。
つまり、以上により、宇宙(時空)が“減速膨張”から“加速膨張”へ転じたしくみが説明できたことになる。
※すなわち、本来は、宇宙(時空)は、加速膨張しているところに── 新たなブラックホールの形成の影響(質量が、NM/π倍に増加する効果)が、加わったために一時的に、宇宙(時空)の減速膨張が観測されたということに過ぎないことになる。 |
以上の説明が正しければ、“宇宙の加速膨張”の原因は、重力ポテンシャルエネルギーを利用した、運動エネルギーの獲得をともなう、物体(質量)の自身の重力にるコンパクト化に過ぎないことになる。 よって、次の結論に至る。
結論C3.2 “宇宙(時空)の加速膨張”の原因は、「“物体(質量)のコンパクト化」を生む重力ポテンシャルエネルギーである。
わざわざ“ダークエネルギー”を持ち出して説明しようとしていた“宇宙(時空)の加速膨張”の原因が、「“物体(質量)のコンパクト化」という重力によるシンプルな現象であったことになる。
このことは、ダークエネルギーは、実在しないことを意味しているのだろうか?
だとすれば、次の記述と調和しているかもしれない。
『もしかすると、ダークエネルギーは周転円と同じように、実際は存在しないものなのかもしれません。むしろ、私たちの宇宙の捉え方が根本的に誤っていて、正しい宇宙像によって作られた理論から見ればまったく必要のないものなのかもしれません。』
(『宇宙のダークエネルギー』 土居守 松原隆彦 光文社新書 p.247)
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※“宇宙の加速膨張”を“重力子の挙動”で説明できることは、一般相対性理論が“重力子の挙動”で説明できることと関連していると思われる。
以上の説明は、“宇宙の加速膨張”を説明するために、相対性理論に〈宇宙項〉を追加する必要性がないことを意味していると思われる。 詳細な検討は、今後の課題である。
一見、ダークエネルギー(=ΩΛ(エネルギー密度)の実体は、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」のエネルギー密度であると考えると、うまくいきそうに思われる。
なぜなら、物質の密度Ωmとエネルギー密度ΩΛ(ダークエネルギー)の関係は、次のようになっており──
「Ωm(物質の密度)+ΩΛ(エネルギー密度)=1」であると考えられている。
Ωm(物質の密度)との和を1に保つΩΛ(エネルギー密度)を担うものがダークエネルギーであるとされている。
(元々は、Ωmが1に近く、ΩΛ増は0に近かった。 ΩΛが増加するとともにΩmは減り、現在、ΩΛが0.73とのことである)
(参考 『狂騒する宇宙』(Robert P.Kirshner著 井川俊彦訳 共立出版))
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“物体(質量)の、自身の重力によるコンパクト化”が進むと、同時に、周囲の宇宙は膨張して、宇宙全体で見たところの、Ωm(物質の密度)は減り、
逆に、ダークエネルギー=ΩΛ(エネルギー密度)は、“物体(質量)の、自身の重力によるコンパクト化”にともなって、逆に増加することになるからである。
また、“物体(質量)の、自身の重力によるコンパクト化”が加速すればするほど── 原始ヒッグス場の“4角形”(縮みきったバネ)の密度の増加も加速し、このダークエネルギーの密度(=ΩΛ)は、加速的に増えて、一方で、原始ヒッグス場ユニットの“4角形”(縮みきったバネ)の密度の増加が加速するほど、物体(質量)の分布のコンパクト化が加速し、周囲の宇宙(時空)が膨張も加速することになるので、やはり物質の密度(=Ωm)は減るからである。
しかし、数字(計算)の一致は、必要条件に過ぎず、十分条件ではないのだった。
すなわち、それぞれの項が意味する内容、すなわち、幾何的な実体像をよく考えると、『ダークエネルギー(=ΩΛ(エネルギー密度)の実体は、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」のエネルギー密度であると考えること』が、自然(nature)から乖離している可能性が高いとわかる。
それは、次の2つの理由による。
1. (ダークエネルギーで説明しようしとした)「宇宙の加速膨張の原因」は、 その実体は、重力ポテンシャルエネルギーである。
「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」のエネルギー密度の増加は、原因ではなく、その結果に過ぎない。
2.そもそも、『Ωm(物質の密度)+ΩΛ(エネルギー密度)=1』という関係自体が、自然(nature)から乖離している恐れがある。
この式は、下記の論理で、宇宙が平坦であること(光がまっすぐに進むこと)を説明するために導かれたのだった
『一方、空間に詰まっているものの量(暗黒物質を含む)はある程度測定されていたのですが、その量は光がまっすぐに進むために必要な密度の3割くらいしかありませんでした。したがってあと7割は、正体不明の「何か」が宇宙空間を満たしていると考えられます』
(『宇宙のダークエネルギー』 土居守 松原隆彦 光文社新書 p.195)
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しかし、「あらゆるエネルギーは、質量ではない」のだった。
すなわち、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」のエネルギーは、質量ではない以上、『Ωm(物質の密度)+ΩΛ(エネルギー密度)=1』であるからといって、宇宙が平坦であるとは限らなくなってしまうのだ。
“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によると、宇宙が平坦に見えるために必要なしくみの本質は、「ブラックホールの中で、“平坦な宇宙”が実現するために必要なしくみ」であり、その本質は、下の左図のような一時的なキャンセルである。
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→
質量の
コンパクト化
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※こういったキャンセルこそが、ブラックホールの中で、平坦な宇宙が実現するカギである。
すなわち、単に「“4角形”(縮みきったバネ)」が存在することによってでは、平坦な宇宙(曲率が0)を実現できないのである。 なぜなら、ブラックホールの事象の地平面まで見据えれば、閉じている宇宙(正の曲率)が存在していることになるからである
※なお、ここにある“4角形”(縮みきったバネ)のキャンセルととは、一時的な見かけ上のキャンセルであり、重力子が完全に消滅すという意味ではない。 したがって、その後は、重力子が互いに“素通り”したことと同じ状態となる。
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したがって、『ダークエネルギー(=ΩΛ(エネルギー密度)の実体は、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」のエネルギー密度であると考えること』が、自然(nature)から乖離している可能性が高いのである。
そして、何より、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、宇宙が加速膨張をするということを説明するためには、ダークエネルギーは、全く不要なのであった。
よって、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、次の結論に至る。
仮説C3.3 ダークエネルギーは、不要である。
このような、ダークエネルギーが不要であるという“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)による説明は、次の記述と調和しているかもしれない。
『現代の我々は地動説が正しいということを知っていますが、もし宇宙の観測が詳しく行われなかったことすると、天動説は覆らずに未だに宇宙の理論モデルとして君臨してい可能性が高いでしょう。
このように、自然を詳しく観察するということは、科学の進歩の基本です。今後宇宙の観測が進めば、現在の私たちの知識が時代遅れになって、未来の人には全く違った宇宙の姿が新しい常識になっているかもしれません。
この本で詳しく述べてきたダークエネルギーの謎も、そのように新しい宇宙像を得た人にとっては、もしかすると何も不思議なことではないのかもしません。
天動説の時代には、惑星が背景の星々に対して奇妙な動きをすることを説明するのに、不自然な理論を持ち出さなりませんでした。それは「周天円や導円」などの概念を使う理論です。〜。 この周転円のメカニズムは観測を細かく説明しようとすればするほど、どんどん複雑化して不自然なものとなってしいきました。しかし地動説が登場すると、周天円は実際には存在しないことが分かりました。周転円は、誤って地球が固定していると考えてしまったために現れる“幻想”だったのです。
ダークエネルギーの問題も天動説における周転円のメカニズムに似ています。現代ではダークエネルギーを説明しようとする理論が極端な不自然さを避けられないでいます。また、それを説明するたの理論的な仕掛けも複雑になるばかりです。もしかすると、ダークエネルギーは周転円と同じように、実際は存在しないものなのかもしれません。むしろ、私たちの宇宙の捉え方が根本的に誤っていて、正しい宇宙像によって作られた理論から見ればまったく必要のないものなのかもしれません。
このように言うと、現在の物理学理論は捨て去るべきであると思う人がいるかも知れませんが、そのようなことではありません。現在の物理学理論は現実世界を非常に精密に記述しています。もしこれを超える新しい物理学理論があるならば、それはすでに膨大な数の検証を耐えてきている既存の物理学理論を、その中に含むようなものでなければなりません。 〜。確立した理論で説明できない現象が1つでも見つかり、その現象が確実なものならば、それは既存の理論を超えなければならないことを意味します。
しかし、既存の理論を超えた新しい理論は、それまで既存の理論で説明できなかったことをすべて説明した上で、新しい現象も説明できなければなりません。新しい理論は必然的に、既存の理論を特殊な場合としてその中に含むことになります。新しく見つかった現象だけを説明すればそれでよいというものでは決してありません。
〜ダークエネルギーの問題もまた、その解決には多くの試行錯誤をしながらすべての検証に耐えるだけの理論を打ち立てる必要があります。その結果得られるものは、これまでにないまったく新しい宇宙像を含んでいるかもしれません。
私たちはまだ、ダークエネルギーの問題を自然に説明する理論を持ち合わせていません。したがって、ダークエネルギーの問題が将来とのように解決されるのかは、著者たちも含めて誰にもわかりません。しかし、何か宇宙の見方に根本的な見落としをしていることは確かなようです。
〜
つまるところダークエネルギーの問題は、私たち人類がまだ宇宙の姿を本当には捉えられていないことを端的に示しているようです。すなわち、まだまだ人間に発見されていない未知の世界があって、発見されるのを待っているのです。〜
これからも人類は、ありとあらゆる手段をつかってダークエネルギーの問題を解決しようとするでしょう。その努力は、ダークエネルギーとは何かという具体的な問題に向かって進められますが、その結果として、これまでに知られていなかった宇宙の本当の姿を捉えられるようになることを期待しています。ちょうど、天動説における周転円とは何かという問題が、地動説の登場によりまったく意味を失ってしまったように、ダークエネルギーの問題も根本的なパラダイムシフトを生む可能性は高いのです』
(『宇宙のダークエネルギー』 土居守 松原隆彦 光文社新書 p.246-249、251)
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“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、「宇宙の加速膨張の原因」を自然に説明し、ダークエネルギーは不要であることを示している。
“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、単に「宇宙の加速膨張の原因」だけを説明するためだけに生まれたものではなく、『すでに膨大な数の検証を耐えてきている既存の物理学理論』を包含するものである。
もしかしたら、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の示す宇宙像、“EMOES宇宙論”は、『正しい宇宙像によって作られた理論』や『ダークエネルギーの問題を自然に説明する理論』に相当し、『これまでに知られていなかった宇宙の本当の姿』を示しているものかもしれない。
“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)が示している、『これまでに知られていなかった宇宙の本当の姿』、すなわち、宇宙の見方に対する『根本的な見落とし』とは、何か?
次の3つに要約できるだろう。
1.物体(質量)は、自身の重力によってコンパクト化する際、重力ポテンシャルエネルギーを利用して、運動エネルギーを獲得すると同時に、質量、すなわち、「重力子の放出源として働き続ける能力」を増加させる。 そして、その過程に伴う「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」の増加こそが、「宇宙(時空)の膨張」や「銀河の赤方変位」の原因である。
2.宇宙(時空)は、原始ヒッグス場(移動しない原始ヒッグス場ユニット(PHU)の総和)で構成されており── 物体(質量)一緒になって、広がったり収縮したりするものでない。 逆である。 すなわち、物体(質量)がコンパクト化すると宇宙(時空)は膨張し、逆に、物体(質量)が分散すると宇宙(時空)は収縮するのである。
3.ビッグバウンスやインフレーションは、宇宙(時空)が膨張できる(物体(質量)が再コンパクト化できる)初期条件を提供する。逆に、新しいブラックホールが作られる過程は、ビッグバウンスやインフレーションが起こるための初期条件を提供する。 (すなわち、新しいブラックホールの中で、新しい宇宙が生まれる)
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“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、単に「宇宙の加速膨張の原因」だけを説明するためだけに生まれたものではなく、『すでに膨大な数の検証を耐えてきている既存の物理学理論』を包含するものであった。 すなわち、「宇宙の加速膨張の原因」についての説明は、自然に導かれた副産物に過ぎないのだった。
このことは、もしかしたら、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)が『根本的なパラダイムシフト』を促す理論の候補の1つに相当している可能性を持っていることを示しているのかもしれない。
そして、『ダークエネルギーの問題』を自然に解消できることは、ミクロの自然(nature)についての幾何的な実体像(視覚的な描像、物理的なイメージ、“true picture at Planck scale”)の探求を重視する“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の成果の1つと言えると同時に── “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)や“EMOES宇宙論”の正当性を高めていると言えるかもしれない。 詳細な検討は、今後の課題である。
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