研究論文
『プランクスケールの自然についての幾何的モデルの探究が生む驚異的な成果』
成果4素スピノル弦理論&素スピノルループ量子重力理論
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5《素スピノル弦理論》
そもそも、この弦理論(string theory)とは、いったい何なのでしょうか? 弦(string )やブレーン(brane)は、素スピノル物理学パラダイムによって、どのように説明できるでしょうか?
素スピノル物理学パラダイムで説明される弦理論のことを素スピノル弦理論と呼ぶこととします。 素スピノル弦理論について、以下で説明します。
南部陽一郎の“ハドロンのひも理論”の中のひも(string、弦)の両端には、結果的に“クォーク”が存在していたのでした。
そして、その“ひも”の実体は、“グルーオンの集積したひも”に他ならないのでした。
一方、弦理論は、重力子や光子も、弦であることを示しているのでした。
これらのことと、素スピノル物理学との対応関係を考慮し、素スピノル弦理論は、次の仮説を立てます。
仮説4-5.1 弦理論(string theory)の弦(string)の両端、および、弦(string)の振動の山や谷の場所には、クォークのみならず、プレオン∴ や、素スピノルが存在する。
仮説4-5.2 弦理論(string theory)の弦(string)は、少なくとも次の3種類(1次〜3次)で担われている。
1次弦(primary string) “量子もつれ(=エンタングルメント)”
2次弦(secondary string) “LP光子の集積したひも”
3次弦(tertiary string) “グルーオンの集積したひも”
すなわち、素スピノル弦理論によると、弦(string)には、大きく3種類あることになります。
整理すると次のようになります。
弦(string)の種類
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1次弦(primary string)
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2次弦(secondary string)
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3次弦(tertiary string)
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弦(string)の実体
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“量子もつれ
(=エンタングルメント)”
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“LP光子の集積したひも”
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“グルーオンの集積したひも”
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両端にあるもの
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素スピノル・
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プレオン∴
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クォーク(∴×3)
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所産
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光子、重力子
プレオン∴
LP光子
スピンネットワーク
各種の“量子もつれ”の現象
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クォーク
電子、ニュートリノ
グルーオン
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陽子、中性子
中間子
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幾何的モデル
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※これらの幾何的モデルの図のサイズは正確なものでありません。
しかし、これらの幾何的モデルから、これら3種類の弦(string)が“弦のフラクタル”と言える関係を持っていることがわかります。
(なお、この“弦のフラクタル”は、弦理論(string theory)の1つの特徴である“共形性”とも関連しているのでしょうか?
詳細な検討は、今後の課題です)
※素スピノルから創発しているこれら3種類が、それぞれ“弦と見なすことができる”ということは、そこにあるのは、(粗視化による)“弦近似”であると言うことになります。
※弦理論(string theory)では、「クォーク&レプトン…」と「光子&重力子…」を、ともに、同一の弦の状態の違いによって説明しようとしているのに対して、素スピノル弦理論は、3種類を区別して、より具体的に説明しようとしています。
※グルーオン(2つのプレオン∴の結びつき)は、LP光子が1つだけ集積したひもとして創発すると考えられます。
なぜなら、(新しいブラックホールの生成過程で生じる)「プレオン∴ヒッグス場ユニットの縮みきったバネ」が、原始ヒッグス場ユニット(PHU)の“4面体”か存在しない中でも存在できるはずだからです。また、「グルーオンの集積したひも」を構成するグルーオン(2つのプレオン∴の結びつき)は、プレオン∴ヒッグス場ユニットのサイズと等しいはずだからです。
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つまり、素スピノル物理学パラダイムによれば、弦理論(string theory)に登場する弦(string)は、結局はすべて、素スピノルから創発するものなのです。
そして、それらの3種類の弦(string)は、フラクタルの関係を成しています。
※具体的には、例えば、1次弦(primary string)である“量子もつれ(エンタングルメント)”を実体とする弦(string)については、おおよそ次のような対応関係になっていると考えられます。
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弦理論(string theory)
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素スピノル弦理論
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1次弦(primary string)
(光子、重力子、プレオン∴を構成)
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光子
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重力子
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プレオン∴
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※便宜上、弦理論で表記されていない“小さな○”も、ともに図示してあります。
光子に対応する弦は、素スピノル2つの間の“開いたリンク”に相当し、重力子に対応する弦は、スピノル4つを含む“閉じたリンク”(ループ)に相当し、プレオン∴に対応する弦は、スピノル3つを含む“閉じたリンク”(ループ)に相当していることが読みとれます。
※弦理論(string theory)の弦(string)は、振動すると言われています。 素スピノル物理学パラダイムによると、「1次弦(primary string)の振動」の幾何的モデルは、素スピノルの“共転回”ということになります。
この素スピノルの“共転回”には、「パウリの排他律、原始ヒッグス場ユニットに蓄えられるエネルギー…」などのはっきりした原因があるのでした。 したがって、“弦(string)が振動する原因”は、“素スピノルの共転回の原因”と同じと見なせるので、素スピノル物理学パラダイムは、「そもそも、なぜ、どのようなしくみによって、弦(string)が振動するのか?」という基礎的な問題を考えるヒントを与えうることになります。 |
具体的には、例えば、2次弦(secondary string)である、クォークや電子を構成する弦(string)(「LP光子の集積したひも」)の場合は、次のようになります。
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弦理論
(string theory)
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素スピノル弦理論
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2次弦(secondary string)
(クォーク、電子、ニュートリノ
グルーオを構成)
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※この図の○は、プレオン∴に相当する
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(右巻き)
ダウンクォークd
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(左巻き)
電子
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(左巻き)
ニュートリノ
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グルーオン
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※(右巻き)アップクォークuや、反電子ニュートリノも、同様に示すことができます。
※当然、クォーク、電子、ニュートリノの3種は、実際はサイズが異なります。
なお、そのサイズの違いが質量の差を生む1つの要因であると考えられます。詳細な検討は、今後の課題です。
※たるんだ“ひも”ではなく、「ピンと張った弦(string)」であることを強調すれば、次のように図示できます。
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素スピノル弦理論
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第2世代の弦(string)
(クォーク、電子、ニュートリノを構成)
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「LP光子の集積したひも」が“ピンと張っている”様子が図示されています。
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なお、“ピンと張っている”という描像は、素スピノル物理学のみならず、次の記述がヒントとなるのでした。
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『オリジナルなひも理論は、中間子がひも状だと仮定すると高エネルギー実験のデータが説明できることから考案された。「ひも」と言う呼称はそのころから使われているが、ひもの状態を調べたところ、強い張力が作用して常にピンと張っていなければならないことが判明したため、現在では、「弦」と呼ばれる方が多い。 中間子がひもだという見方は、やがて場の量子論に基づく複合粒子のアイデアに取って代わられるが、ひも理論の研究者は、長年扱ってきた理論を見捨てるに忍びず、今度は、電子やクォークなどの素粒子がひもという見方を提案した。』
(『素粒子論はなぜわかりにくいのか』(吉田信夫 技術評論社、p.171) 下線は、筆者によります) |
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具体的には、例えば、3次弦(tertiary string)である、陽子&中性子や中間子を構成する「グルーオンの集積したひも」は、下図のようになります。
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素スピノル弦理論
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3次弦(tertiary string)
(ハドロン
(バリオン(陽子・中性子)や
メソン(中間子))を構成)
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※「グルーオンの集積したひも」がピンと張っていることが図示されています。
※弦理論(string theory)の表示は省きました。 |
一方、ブレーン(brane)は、どのように説明できるでしょうか?
このブレーン(brane)について、次の仮説を立てました。
仮説4-5.3 弦理論(string theory)のブレーン(brane)は、少なくとも次の3種類(1次〜3次)で担われている。
1次ブレーン(primary brane)=1次ヒッグス場ユニット(primary Higgs field unit)の総和=原始ヒッグス場ユニット(PHU)の総和
2次ブレーン(secondary brane)=2次ヒッグス場ユニット(secondary Higgs field unit)の総和=プレオン∴ヒッグス場ユニット(∴HU)の総和”
3次ブレーン(tertiary brane)=3次ヒッグス場ユニット(tertiary Higgs field unit)の総和=
(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)、ニュートリノヒッグス場ユニット(νeHU)の各総和)
※例えば、光子は、原始ヒッグス場に足を固定させ続けているので、この原始ヒッグス場は、『Dプレーン』の一種ということになります。
また、原始ヒッグス場は、3次元であるので、D3ブレーンということになります。
具体的に、ブレーン(brane)を担う、3つの種類を図示すると、次のようになります。
ブレーン(brane)の幾何的モデル
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1次ブレーン
(primary brane)
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2次ブレーン
(secondary brane)
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3次ブレーン(tertiary brane)
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1次ヒッグス場ユニットの総和
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2次ヒッグス場ユニットの総和
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3次ヒッグス場ユニットの総和
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原始ヒッグス場ユニット
(PHU)の総和
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プレオン∴ヒッグス場ユニット
(∴HU)の総和
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電子ヒッグス場ユニット
(eHU)の総和
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クォークヒッグス場ユニット
(uHU、dHU)の総和
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電子ニュートリノヒッグス場ユニット
(νeHU)の総和
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※これらの幾何的モデルの図のサイズは正確なものでありません。
しかし、これらの幾何的モデルから、3種類(1次〜3次)のブレーン(brane)においても、フラクタルな関係が認められることがわかります。
※いずれも、3次元空間に存在するものなので、いずれも、D3ブレーン(D3 brane)の一種ということになります。 なお、素スピノル物理学パラダイムによれば、(光子のエネルギー&質量を理由に)高次元空間を考える必要がないので、“D3ブレーン”だけで十分であることになります。
※弦理論(string theory)の中には、“5種類のヒッグス場を予想するもの”があるとのことです。
その“5種類のヒッグス場”は、「原始ヒッグス場、プレオン∴ヒッグス場、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」の5種類と関連があるのかもしれません。詳細な検討は、今後の課題です。
※弦理論(string theory)における、ブレーン(brane)という言葉自体は、3種類(1次〜3次)を区別せず、(ブレーン(brane)という)1つのカテゴリーでくくっています。したがって、弦理論(string theory)は、「原始ヒッグス場、プレオン∴ヒッグス場、クォークヒッグス場…」という言葉を使って、3種類を区別する素スピノル弦理論よりも、抽象的であると言えます。
※弦(string)は、ブレーン(brane)から離れられないのでした。
各ヒッグス場(各ブレーン(brane))が離れられなくする弦(string)は決まっています。 |
(1次ブレーン(primary brane)) |
2次ブレーン(secondary brane) |
3次ブレーン(tertiary brane)
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原始ヒッグス場
──光子、重力子
(1次弦(primary string))
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プレオン∴ヒッグス場
──プレオン∴
(1次弦(primary string))
──グルーオン
(2次弦(secondary string))
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電子ヒッグス場
──電子
(2次弦(secondary string))
クォークヒッグス場
──クォーク
(2次弦(secondary string))
──中間子、陽子、中性子
(3次弦(tertiary string))
ニュートリノヒッグス場
──ニュートリノ
(2次弦(secondary string))
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弦理論(string theory)と、素スピノル弦理論の対応関係を整理すると次のようになります。
弦理論
(string theory)
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素スピノル弦理論
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弦
(string)
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1次弦(primary string)──素スピノルの量子もつれ(エンタングルメント)
2次弦(secondary string)──「LP光子の集積したひも」
3次弦(tertiary string)──「グルーオンの集積したひも」
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ブレーン
(brane)
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1次ブレーン(primary brane)──原始ヒッグス場
2次ブレーン(secondary brane)──プレオン∴ヒッグス場
3次ブレーン(tertiary brane)──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
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弦(string)が振動すること
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1次弦(primary string)──素スピノルのペアが共転回すること
2次弦(secondary string)──「LP光子の集積したひも」が
(素スピノルのペアの共転回にもとづいて)生成&消失を繰り返すこと。
3次弦(tertiary string)──「グルーオンの集積したひも」が
(素スピノルのペアの共転回にもとづいて)生成&消失を繰り返すこと。
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弦の長さが変化すること
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素スピノルの間の距離が変化すること
「LP光子の集積したひも」の長さが変化すること
「グルーオンの集積したひも」の長さが変化すること
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閉じた弦(string)
(弦がループを作ること)
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素スピノルが生成かるループ(→重力子、プレオン∴の創発)
プレオン∴が生成するループ(→電子、クォーク、ニュートリノの創発)
クォークが生成するループ(→陽子、中性子の創発)
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開いた弦(string)
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素スピノルが生成する開いた弦(string)(→光子の創発)
プレオン∴が生成する開いた弦(string)(→グルーオンの創発)
クォークが制せする開いた弦(string)(→中間子の創発)
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素スピノル弦理論によれば、弦(string)についての、多くの現象を、素スピノルやプレオン∴、クォークから創発したものとして、説明しなおすことが可能になります。 すなわち、素スピノル弦理論は、あらゆる弦(string)は、「量子もつれ状態にある複数の素スピノル」や、「プレオン∴&LP光子」、「クォーク&グルーオン」の挙動の総和として、「より深いレベルの階層」から創発してきているという見方を提供しています。
それは、逆に言えば、それらの「より深い階層レベル」を、ひとまりとして近似的に(おおざっぱに、ズームアウト(粗視化)して)とらえ、「弦(string)やブレーン(brane)としてとらえている」ものが、弦理論(string theory)に他ならないということです。
よって、次の結論を得られます。
結論4-5.1 弦理論(string theory)は、素スピノル弦理論の近似理論である。
弦理論(string theory)が近似理論であるということは、弦理論(string theory)が、より抽象的な数学(抽象的な数式…)によって展開されていることを意味します。
したがって、より抽象的な数学(抽象的な数式…)によって展開されている弦理論(string theory)は、自然(nature)から乖離してしまう“裏切り”に気をつけなければならないことになります。 素スピノル弦理論は、弦理論(string theory)を表記する抽象的な数学(抽象的な数式…)についての、自然(nature)と調和した解釈を提供することによって、その“裏切り”の予防・解消… できるという存在意義を持っているのです。
弦理論(string theory)と素スピノル弦理論には、確かに、似ているところもあります。
例えば、解決しようとする問題、説明しようとしている対象は、おおよそ同一です。
ともに、「素粒子に“広がり”がある」と考えています。
ともに、一般相対性理論と量子論(量子力学、場の量子論)との統合を説明しようとしています。
ともに、標準モデル(3つの力)のみならず、重力子や重力を説明しようとしています。
ともに、「時空に最小の単位がある」と考えています。
… |
しかし、やはり、違いもあります。
弦理論(string theory)のアプローチは、本来、「弦(string)やブレーン(brane)にフォーカスし── 抽象的な、たった1種類の弦(string)の“振動のしかた”の違いによって、そして、抽象的な、高次元まであるブレーン(brane)によって、あらゆる素粒子や場を説明しよう」という考え方をしています。
一方、この素スピノル弦理論のアプローチは、「“素スピノル”やプレオン∴、クォークにフォーカスし、それらの自己組織化(新たなレベルの3ステップスを生じるような組み合わせ)に伴う“創発”現象として弦(string)やブレーン(brane)(≒ヒッグス場)をとらえ、あらゆる素粒子や場のみならず、時空そのものをも説明しよう」という考え方をしています。
また、“弦理論”の数学は、とても、抽象的です。
そして、その抽象的な数学(抽象的な幾何、抽象的な数式…)は、非常に難解なものです。
一方、素スピノル弦理論の数学は、とても、具体的です。
そして、その具体的な数学(具体的な幾何、具体的な数式)は、とても、シンプルです。
両者の比較を整理すると次のようになります。
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弦理論(string theory)
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素スピノル弦理論
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見方
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ズームアウト(粗視化)
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ズームイン
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(フォーカスする)
対象
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一種類の弦(string)
高次元まであるブレーン(brane)
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(1次〜3次)弦(string)を構成する
「素スピノルの量子もつれ(エンタングルメント)」
「LP光子の集積したひも」
「グルーオンの集積したひも」
(1次〜3次)ブレーン(brane)を構成する
(1次〜3次)ヒッグス場ユニット
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数学
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抽象的
難解
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具体的
シンプル
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弦(string)&ブレーン(brane)
(素粒子、ヒッグス場、時空)
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元からあるもの
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創発してきたもの
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素スピノル弦理論は、弦理論(string theory)を包含するものです。
それが可能なのは、「より深いレベルの階層」から、自然(nature)をとらえているからです。
素スピノル物理学パラダイムは、この素スピノル弦理論を包含します。
このパラダイムには、弦理論(string theory)にはない大きなメリットが少なくとも、5つあります。
1.背景独立性(背景非依存性)が、はっきり得られる。
2.“問題解決能力”が高まる。
3.数式が具体的で、簡単である。
4.高次元空間、超対称性が不要になる。
5.弦理論(string theory)と、ループ量子重力理論を統合する。
(→10《素スピノルループ量子重力理論》) |
1.背景独立性(背景非依存性)がはっきり得られる。
背景独立性(背景非依存性)とは、アインシュタインの一般相対性理論と調和する考え方であり、時空が固定された背景ではないという性質です。 素スピノル弦理論を包含する素スピノル物理学パラダイムは、時空が固定された背景ではなく、原始ヒッグス場(=原始ヒッグス場ユニットの総和)における「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」の総和として、創発してくるものであることを示しています。
一方の弦理論(string theory)は、時空が固定された背景であるという前提を持っており、そのことは、弦理論(string theory)がアインシュタインの相対性理論との調和性が低いことを意味しています。
おな、この点に関する“超弦理論”の現状は、次の記述から読み取れます。
『超弦理論には重力が含まれる. そして重力は時空の理論である. 特殊な平坦な時空の周りでしか理論が定式化されていないということは、重力の理論としては満足できるものではない. 超弦理論は重力を含む整合的な理論であると言ってきたが、これは平坦な時空でのグラビトンの自由度を含むという意味であり、超弦理論での重力の記述が、一般相対論のような幾何的な形で書かれているわけではない. 一般相対論の場合、どのような背景時空をとるかに理論が依存しない. 背景場を考えるということは、時空をあらわすメトリック場を個々の背景場での周りで展開すればよいだけである. これを重力理論の背景非依存性という. これに対して現在の超弦理論の定式化は、背景場にあらわに依存している理論なのである』
(『アインシュタインと21世紀の物理学』 p.238-239 下線は筆者によります)
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2.“問題解決能力”が高まる。
素スピノル弦理論を包含する素スピノル物理学パラダイムは、「一般相対性理論(重力)」と、「量子論(量子力学、場の量子論)に基づく素粒子物理学の標準模型(3つの力)」を統合的に説明できるのみならず──
「標準モデルの3つの世代とは何か?」
「どのようにして、アンペール-マクスウェルの法則、ファラデーの法則が成り立つのか?」
「電荷や色荷とは何か」
「どのようにして、慣性系どうしの中で、光速不変となるか?」
「質量や“時空の曲がり”とは何か?」(質量は、どのようなしくみで時空を曲げるのか?)
「どのようにして重力や電磁気力が生じるか?」
「(質量を与える“抵抗”として働くヒッグス場の中で)慣性(等速直線運動)は、どのようにして実現するか?」
「ニュートンの運動方程式F=maは、どのようなしくみで成立するのか?」
「不確定性関係で説明しうるような現象が、どのようにして生じるか?」
「コペンハーゲン解釈で説明しうるような現象が、どのようなしくみで成立するのか?」
…
などといった、これまで、ほとんど手も足もでなかったような(ときに前提とするしかなかったような)、基礎的な問題についても説明できます。
3. 数式が具体的で、シンプルである。
弦理論(string theory)の数学が抽象的で難解であることは、『ストリング理論』(by J・ポルチンスキー)や『超弦理論』(『超弦理論とM理論』)(byカク・ミチオ)といった教科書の中の数学(数式…)を拝見するとわかります。
その抽象性と難解さは、確かに、とてつもないレベルです。
また、例えば、“超弦理論”の数式が10500個もの解を持つことからも、その数学が抽象的であることがわかります。
また、例えば、下記のような記述からも、“超弦理論”の数学の難解さがわかります。
『超ひも理論は、このようなやり方で破錠のない形式に作り上げられたが、その代償として、理論に厳しい制限が付け加えられ、数学的にもきわめて難解なものになった。 論文が執筆できる程度にまで超ひも理論を理解するには、世界トップクラスの頭脳を持つ物理学者か何年も専心しなければならないという状況である』
(『素粒子論はなぜわかりにくいのか』 p.172 下線は筆者によります)
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それに対し、素スピノル物理学パラダイムの数学の具体性やシンプルさは、涙が出そうなほどのものです。
ほとんど高校数学レベルを越えるものはありません。
(高校数学レベルを越えているのは、オイラーが証明した「1+1/22+1/32+… の無限級数は、π2/6に収束する」という内容だけだと思われます)
しかし、実は、これが大きなメリットなのです。
単に習得が楽だからだけではありません。
自然(nature)と調和している世界観(3ステップス原理)の中の、シンプル一様化原理と調和しているからです。
すなわち、数式が具体的でシンプルであることが、プランクスケールの自然(nature)と深く調和していることの証明になるからです。
つまり、素スピノル物理学パラダイムの数式が具体的で単純なのは、ごまかしているからではありません。 すなわち、プランクスケールの自然(nature)そのものが単純であることを反映しているからこそ、数式が単純なのです。
逆に、弦理論(string theory)の数学が抽象的で難解であることこそが、“ごまかしている”ことの反映なのです。 プランクスケールの自然(nature)の具体的な幾何的モデルの探究を放棄を促すボーア-ハイゼンベルクの封印にしばられて、既存の不完全な量子物理学を土台にして構築された砂上の楼閣のような理論だからこそ、弦理論(string theory)は、その数学抽象的で難解となり、しかも自然(nature)から乖離してしまっているのです。
5.弦理論(string theory)と、ループ量子重力理論を統合する。
素スピノル物理学パラダイムは、弦理論(string theory)とループ量子重力理論の自然(nature)と調和している部分を包含し、それらを統合しています。
弦理論(string theory)は、“唯一病”にかかって、排他的・独善的になっている場合ではありません。自然(nature)と調和している部分をおおいに取り入れて、進歩していくべきです。(→10《素スピノルループ量子重力理論》)
弦理論(string theory)は、素スピノル弦理論の近似理論です。
すなわち、弦理論(string theory)の弦(string)やブレーン(brane)は、素スピノル弦理論が「より深いレベルの階層」から説明している、幾何学的モデルの近似なのです。
したがって、弦理論(string theory)は、素スピノル弦理論によって否定されるものではなく、その自然(nature)と調和している部分が包含されるものです。
(それは、ニュートン力学は、アインシュタインの相対性理論にって否定されたものではなく、包含されたということと似ています。ニュートン力学は、アインシュタインの相対性理論の近似理論なのです。ニュートン力学の自然(nature)と調和している部分が存続しているように、弦理論(string theory)の自然(nature)と調和している部分が存続していくでしょう)
両者を比較すると次のようになります。
弦理論(string theory)
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素スピノル弦理論
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すべての弦(string)やブレーン(brane)の
“1次〜3次”の違いを区別していないという意味で抽象的
※素スピノルから創発したプランクスケールの自然(nature)を
弦(string)やブレーン(brane)で近似しています。
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“弦(string)”や“ブレーン(brane)”の
“1次〜3次”の違いを区別しているという意味で具体的
※素スピノルから創発したプランクスケールの自然(nature)を
そのまま幾何的モデルとして説明しています。
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ともに自然(nature)と調和している部分を持っている。
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ズームアウト(粗視化)
『Out』
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ズームイン
『In』
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※弦理論(string theory)における弦が抽象的なものであることは、次の記述からもわかります。
『一七種類の素粒子が「一種類の弦」から現れる
弦理論の大きな利点の一つは、すべての素粒子を一種類の弦で説明できることです。〜。
それまでの素粒子論では、電子、光子などを、それぞれ別の種類の粒子として扱っていました。素粒子の標準模型には一七種類もの基本粒子があります。しかし、それらはみな大きさを持たない点状の粒子なのですから、名札がついているわけでもないのに一七種類に区別されるのは、考えてみると不思議なことです。
ところが弦理論では、すべての素粒子が一種類の弦から現れると考えます。バイオリンの弦がその振動状態によってさまざまな音を奏でるように、素粒子の弦にもさまざまな振動状態があり、それによって電子になったり光子になったりすると考えるからです』
(『大栗先生の超弦理論入門』p.71-72 下線は、筆者によります)
『現在の高エネルギー素粒子物理学にも、同じようにたくさんの素粒子がある。光子、重力子、電子、クォーク(クォークは6種類もある!)、グルーオン、ニュートリノなどだ。弦理論は、これらの素粒子の1つひとつを弦の異なる振動モードとして説明することによって統一的な図式を提供することを目指している』
(『きかせて、弦理論』p.115 下線は、筆者によります) |
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※なお、弦理論(string theory)と素スピノル弦理論の関係は、「“ハドロンのひも理論”とクォークモデル《標準モデル》」の関係にも似ています。
“ハドロンのひも理論”
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クォークモデル
《素粒子物理学の標準標準》
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単なる“ひも”
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弦(string)の両端にクォークがある。
弦(string)は、“グルーオンの集積したひも”
(3次の弦(string))
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近似的には、自然(nature)と調和
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「より深いレベルの階層」からとらえるもので プランクスケールの自然(nature)とも調和
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※ハドロンのひも理論は、クォークモデルの近似です。
よって、本来は、“ハドロンのひも理論”は、クォークモデルによって、否定されたというべきではなく、包含されたというべきです。
※なお、“ハドロンのひも理論”は、26次元時空が必要と言われましたが、素スピノル物理学パラダイムによれば、高次元空間が根底から不要となるのでした。
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天動説から地動説へのシフトは、中心と周辺(すなわち、『In』と『Out』)がひっくり返るほどの、まさに「コペルニクスの転回」と呼べるものです。
(一方だけが、自然(nature)と調和していて、もう一方は、自然(nature)と乖離しています)
それに対して、弦理論から、「弦理論」を包含する素スピノル弦理論へのシフトは、“「より深いレベルの階層」からの説明”というシフトであり、ズームアウトからズームインへ(『Out』から『In』へ)のシフトに過ぎません。
(ともに、自然(nature)と調和している部分が存続し続けています。すなわち、ここにあるのは、一方が一方の近似であるという関係です)
※弦理論は、弦(string)やブレーン(brane)については、1次〜3次を区別していない点で、シンプルです。
しかし、「26次元空間(10次元空間)、カラビ・ヤウ図形、超対称性…」を考慮しなければならなくなる点では、きわめて複雑難解です。
逆に、素スピノル弦理論は、1次〜3次を区別している点では、少し複雑ですが──
「26次元空間(10次元空間)、カラビ・ヤウ図形、超対称性…」を考慮しなくてよい点では、シンプルです。
したがって、『弦(string)やブレーン(brane)について1次〜3次を区別しないほどシンプルであるのと引き換えに 「26次元空間(10次元空間)、カラビ・ヤウ図形、超対称性…」を考慮しなくてはならないほど複雑難解になってしまった』という形での弦理論(string theory)の自然(nature)からの乖離の原因は、「抽象的な数学(抽象的な数式(E=mc2、ΔE×Δt≧h)、抽象的な幾何、ゲージ理論、群論…)」についての「自然(nature)から乖離した解釈」、すなわち、幾何学的モデルの軽視にすぎません。
よって、難解な“超弦理論”から、シンプルな素スピノル弦理論へのシフトは、「抽象的な数学の解釈」の軽視から、「抽象的な数学の解釈」の解釈の重視(=「幾何学的モデルの探究」の重視)へのシフトであると言えるでしょう。
つまり、弦理論(string theory)から、「弦理論(string theory)」を包含する素スピノル弦理論への方向転換は、“コペルニクス的転回”とは呼べませんが、“コロンブス的な、新たな進路選択”と呼べるものなのです。
その“コロンブス的な、新たな進路選択”の本質は、“「より深いレベルの階層」からの説明”へのシフトです。
この“「より深いレベルの階層」からの説明”という“新たな進路選択”は、「“ハドロンのひも理論”→(そのひも理論を包含する)クォークモデル、標準模型」という“新たな針路選択”と同様に、さまざまな「進歩(成熟、深化、発展、成果…)」をもたらすと予想されます。
この“新たな進路選択”による成果の1つは、“弦理論”が本来目指していた目標(万物の統合)を、より達成しやすくなることです。
すなわち、“新たな進路選択”の先にこそ、“弦理論”が、本来理想としていたはずの、「万物理論を担うほどの“知の探究”(真実の探求)」を、(自然(nature)と調和した形で)存続させていける可能性が大きく広がっているのです。
また、この“新たな進路選択”により、“弦理論”に、「根本的な原理(principle)(=その実体像や本質的な意味)」がもたらされ、数学や計算が、より具体的でシンプルになると予想されます。
また、この“新たな進路選択”によってはじめて、“弦理論”が、これまで築いてきた「貴重なヒント、知の財産…」を、自然(nature)と、より調和的なものにしながら活用し続けていくことができるのだと考えられます。
つまり、弦理論(string theory)は、この“新たな進路選択”をすることによって、自然(nature)との調和性を高め続け、存続できるのだと考えられます。
確かに、自然(nature)から乖離している部分については、却下しなければなりません。
しかし、やはり、自然(nature)と調和する部分を持っている限り、さまざまな科学スタイルは尊重され続けなければならないのです。
こういった“新たな進路選択”によって、弦理論(string theory)は、次の言葉が示すような厳しい現実を乗り越えて行けるのだろうと思います。
『失われた世代
聡明な物理学者の中には、二〇年から三〇年を費やして、ひも理論を予測可能な理論にする方法を探し、この理論が理にかなっていて自然界を記述していることを実験的に納得いく形で証明しようとしてきた人がいる。しかし、それほどの年月と才能を費やしておきながら、今ではひも理論は成功しそうにないと考えている。数学に覚えのあるひも理論学者たちは、統一場理論と量子重力を目指す別の道へと、あっさり関心を移していった。
彼ら天才たちは、“失われた世代”の理論物理学者と呼ばれている。過去二〇年間、理論物理学に対する財政支援の大部分はひも理論につぎ込まれてきた。そして、政府交付金や大学の雇用方針によって、物理学はひも理論の発展へと導かれていた。過去何世紀もの科学的取り組みと比べても、無駄になった才能は信じがたいほど大きい。いくつもの大規模なグループがひも理論に全身全霊を捧げたためだ。それに比べて量子力学は、二〇世紀前半の一〇年以上にわたって、アインシュタイン、シュレーディンガー、ボーア、ハイゼンベルク、パウリ、ボルン、ディラック、ジョルダンなど一握りの物理学者の手で発展した。今日では、つねにおそらく一〇〇〇から一五〇〇人の理論物理学者が、ひも理論を研究し、論文を発表している。そして互いの論文を引用することで、文献引用頻度を水増しして、現在ではひも理論学者たちが最も重要な論文を生み出していると見せかけている』
(『重力の再発見』 p.236〜237 ジョン・W・モフゥット 水谷淳訳 早川書房 下線は、筆者によります) |
そして、こういった批判を乗り越えるためのみならず、「偉大な知性によってなしとげられた巨大な“知の財産”」が、決して、無駄ではなかったと胸を張って言い続けるためにも、やはり、ボーア-ハイゼンベルクの封印を解消して、(抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何…)のみならず)「プランクスケールの自然(nature)の具体的な幾何的モデルの探究」をも重視する“新たな進路選択”が必要不可欠だと思います。
さらには、この“新たな進路選択”は、弦理論(string theory)が抱える、次の記述が示す根本的な課題を乗り越えて行くことも助けるでしょう。
『本書の最初に、デモクリトスの言葉を引用しました。これを超弦理論にあてはめると次のようになるでしょう。
私たちは習慣によって、
重力があったり、
次元があったり、
空間があったりすると思うが、
現実に存在するのは……
本章の最初に、この「……」にあてはめるべき言葉を私たちはまだ知りません。重力や、次元や、空間が幻想であることは確かですが、それが何から現れてきているのかについて、根源的な理解に達していないのです。それを明らかにすることは、これからの大きな課題です。超弦理論はまだまだ発展途上なのです』
(『大栗先生の超弦理論入門』 p.248〜249) |
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