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』
8《Cosmological Natural Selection“宇宙論的自然選択”概論》
Cosmological Natural Selection〈宇宙論的自然選択〉という考えが存在します。
（『宇宙は自ら進化した ダーウィンから量子重力理論へ/The Life of the Cosmos』
リー・スモーリン著 野本陽代訳 NHK出版）
素粒子物理学のパラメーターがどうやって決まるのかを説明するために、スモーリン氏が育んでいる考えです。
このCosmological Natural Selection〈宇宙論的自然選択〉の根幹を担う宇宙観として、リー・スモーリン（Lee Smolin）氏は、「より多くのブラックホールを生み出しやすい物理定数を持つ宇宙」を提案しました。
この「より多くのブラックホールを生み出しやすい物理定数を持つ宇宙」という考えのベースにあるのは、
“新しく生まれたブラックホールの中で、新しい宇宙が始まる”というアイデアにほかなりません。
（そうだとすると、われわれは、ブラックホールの中で育まれた宇宙で暮らしていることになります）
この“新しく生まれたブラックホールの中で、新しい宇宙が始まる”というアイデアを、このスモーリン氏の著書『宇宙は自ら進化した ダーウィンから量子重力理論へ』で初めて知ったとき、最初は却下すべきだという印象を持ちました。
次の理由を考えたからです。
・かつてビッグバンが起きて、現在も膨張し続けているという宇宙観と両立できない。
・小さくてコンパクトなはずのブラックホールの中に広大な宇宙が広がっているわけがない。
・ブラックホールは閉じているのに、この宇宙は平坦である。
・ブラックホールには、とてつもなく大きな重力が働いているので、あらゆるものが、つぶされてしまうはずであるのに、この宇宙でそうなっていない。
・物理学＆宇宙論をダーウィンの進化論を結びつけること（類推させること）は、あまりに突拍子もなく感じられた。
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しかし、その後、心の中でひっかかり続けたまま、さまざまな文献を読みながら素スピノル物理学パラダイムを育む（or 検証する）中で、次のことを新たに学んだ結果、その印象が変わりました。
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・重力の強さを判断できる“ε＝GM/Rc2”の値が、“ブラックホール”と“我々の宇宙”だけが、ともに1になっている。（『新装版 相対論的宇宙論』 講談社ブルーバックス P41）
・遠い銀河ほど速いスピードで遠ざかるという説（宇宙が膨張しているという説）も、ビッグバンの説も、宇宙の加速膨張の説も、結局は、光の“赤方偏移”の観測結果にのみに基づいている。
（「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。」）（『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』）
※つまり、実際は、銀河どうしが遠ざかっているのではなく、銀河の周囲の時空が膨張しているだけてあることになります。
・“宇宙の密度”が、「いいせんをいっている」。（参考 『四次元問答』 講談社ブルーバックス 都筑卓司）
「質問48 広大な宇宙全体を、1つのブラックホールと考えることはできませんか。
回答 大そう面白いことに気がつきました。ブラックホールといえば非常に高密度の物体が必要だと思いがちですが、必ずしもそうではありません。もっとも簡単な模型を採用しますとシュバルツシルトの半径Rは、R＝2GM/c2です。 〜 ブラックホールの中に天体は1つきりでなければいけない、などという規則はありません。そこでおもいきり大胆に半径百億光年の球を仮定して、さきの式に代入してみます。そうしますと宇宙空間の平均密度が立方センチ当たり10-28グラムなら、先の式が満足されることがわかります。しかし宇宙全体がユークリッド的（曲がりがないこと）であり、しかも球の表面という境界がある、などいうのはこれまでの一般相対論とはずいぶん話がちがいますが、十のマイナス二十八乗（百兆分の一のさらに百兆分の一）という密度はかなりいいせんをいっているような気がします。 〜」
・弦理論に登場する、“Dpブレーン”の正体は、ブラックホールである。
※「われわれがD3ブレーンの中に存在する」という、ブレーンワールド説の一部は、われわれがブラックホールの中にいることを暗に認めています。
・宇宙全体の質量から計算するシュワルツシルト半径が、概算で100億光年という値になる。
『ということは、百数十億光年のこの宇宙空間……というが、シュワルツシルトの式をそのまま適用すると、われわれの宇宙全体がブラックホールだということになる。 しかし……空を見てわかるように、光はまっすぐに走っている。地球上でわずかの（とても光を曲げられない）重力場しかない。〜。〜。
しかし、百数十億年の大きさを持つわれわれの宇宙はシュワルツシルトの半径内にまとまっていて、外界とは分離したもの、つまり隔離されたものだということは考えられないこともない。ブラックホールとは、外からの情報は来るが内からは出ていかない、という一方的なものだが、何らかの意味でわが宇宙は孤立したものだ、という気もする』 （p.221 『時間の不思議 タイムマシンからホーキングまで』 都筑卓司 講談社ブルーバックス）
・「ペンローズ氏が説明した、新しいブラックホールができるときに生じる特異点」と「ホーキング氏が説明した、新しい宇宙の始まりとしての特異点」が、かなり似ている。
『この特異点は時間のはじまりにおけるビックバンにかなり似ている』
（p.122『ホーキング、宇宙を語る ビッグバンからブラックホールまで』）
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※ホーキング氏は、最初、ブラックホールの特異点は宇宙の始まりに相当すると考えた学位論文を出しました。
・3ステップス理論が一般化されうる見通しがついた。
※「一般3ステップス理論」と「物理学＆宇宙論をダーウィンの進化論を結びつけること（類推させること）」が調和してしていることに気づきました。
…
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すなわち、“我々の宇宙がブラックホールの中に存在しているという説”は、検討される価値があると思うのみならず、この考えこそが宇宙を説明するために最もつじつまが合っていると思うに至りました。
さらには、その説明は、素スピノル物理学パラダイムのみならず、一般3ステップス理論とも調和していることに気づくに至りました。
そして、この“新しく生まれたブラックホールの中で、新しい宇宙が始まる”というアイデアこそが、さまざまな問題解決のために、とても有効であることに気づきました。
例えば、次の事柄を、統一的に（うまくかみ合うように）シンプルに説明できることに気づきました。
また、スモーリン氏が示す「事象地平線という境界を提供するブラックホールの中でこそ、ある特定の物理定数を持つ宇宙が誕生できる」という説明も納得しやすいです。
素スピノル物理学パラダイムは、スモーリンのCosmological Natural Selection〈宇宙論的自然選択〉を支持しています。
よって、素スピノル宇宙論は、次の仮説を採用します。
仮説5-8.1 「新しく生まれたブラックホールの中で、新しい宇宙が始まる」
この仮説が、素スピノル宇宙論の根幹をなす前提の1つとなります。
スモーリン氏は、『宇宙は自ら進化した ダーウィンから量子重力理論へ』の中で、自身の説について『推論』過ぎないと述べています。
| 『本書では、相対論と量子論の統一の問題に取り組んできた二〇年間に、私の頭のなかで形づくられた考えの概略を述べるが、残念ながらこの考えはまだ完全な理論としてまとめられていない。したがって、ここに述べることは推論にすぎない。この推論は、物理学と数学、生物学、哲学など、さまざまな学問から得られた。』（p.13 『宇宙は自ら進化した ダーウィンから量子重力理論へ』 リー・スモーリン著 野本陽代訳 NHK出版 下線は筆者によります） |
しかし、この推論は、一般3ステップス理論と調和している可能性が高いことが、少なくともこの記述からわかります。
なぜなら、この推論は、物理学や数学のみならず、生物学からも、得られているからです。
素スピノル物理学パラダイムは、『Cosmological Natural Selection〈宇宙論的自然選択〉』（by スモーリン）と単に調和しているのみならず、その完成を助けらるれるようです。
『この理論は二つの仮定に基づいている。最初の仮定は、前の章の最初で論じたように、量子効果が時間が始まったり止まったりする特異点の形成を妨げるという提案である。もしこれが真実であるならば、時間はブラックホールの中心で終わることなく、その最初の瞬間が私たちの宇宙と接している、ある新しい時空領域へと続いていることになる。私たちの宇宙のいわゆる最初の瞬間に戻っていくと、「ビッグバン」はほかの空間と時間の領域で形成されたブラックホールのなかで起こったはね返りの結果であることを発見するだろう。特異点がないという仮定が事実かどうかは、たぶん重力の量子論の詳細に依存している。残念ながら、その理論はまだこの問題を解決するのを助けてくれるほど十分に完成していない。したがって、そのような過程の詳細についてはわからないままである。しかし、私がこれから示す理論の目的のためには詳しいことは必要とされない。この爆発あるいははね返りは、私たちがこれまでに観測したことのどれよりも大きい、途方もない密度にまで物質が圧縮されたときに起こる新しい効果である、と仮定すればよい。これには何も問題ない。プランク単位でこの密度の尺度を設定すると、それは原子核の約1079倍の密度という途方もないものとなる。
ブラックホールが新しい宇宙を生み出す
この仮定を受け入れたならば、必然的にアクセスできない領域が生じるだけでなく、これらの領域わが私たちが見ることのできる宇宙と同じくらい大きく、変化に富んでいる可能性が生まれる。』
（p.150-151 『宇宙は自ら進化した ダーウィンから量子重力理論へ』 リー・スモーリン 下線は筆者によります） |
※素スピノル物理学パラダイムが提供する、特異点に変わる幾何的モデル──プレオン∴ヒッグス場ユニットの「縮みきり“4角形”」が集中（凝縮）したものになるという描像は、『Cosmological Natural Selection〈宇宙論的自然選択〉』（by スモーリン）の完成を助けると思います。
※陽子の直径を10−15［m］、プレオン∴ヒッグス場ユニットの直径を4LP≒6×10−35［m］と仮定しても、『原子核の約1079倍の密度』は、十分ありうると思われます。詳細な検討は、今後の課題です。
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| 『私たちが説明したいのは物理学の法則のパラメーターなので、それぞれのはね返りごととにこれらが変化すると仮定しなければならないだろう。それらがどのように変化するかが、この理論の第二の仮定の内容である。重力の量子論の開発がもっと進めば、はね返りのときに何が起こるかについて正確に予測できるようになるだろう。目下のところ、はね返りという極端な状態における物理学については何もわかっていないので、もっとも単純な仮説をたて、現実世界と比べることができる予測がそれから導かれるかどうかを見てみよう。私が知っているもっとも単純な仮説は、はね返りの中でも法則の基本形態は変化せず、素粒子物理学の標準モデルのはね返りの前と後の両方を記述している、と仮定することである。しかし、標準モデルのパラメーターははね返りのさいに変化する、仮定することにしよう。どのように変化するであろうか？ 明確な情報がまったくないので、変化は小さくでたらめなものだと仮定しよう』（p.152-153 『宇宙は自ら進化した ダーウィンから量子重力理論へ』 リー・スモーリン 下線は筆者によります） |
つまり、『Cosmological Natural Selection〈宇宙論的自然選択〉』（by スモーリン）の2つの仮説、「特異点に変わるものがある」と「はね返りの際に、物理学の法則のパラメーターが小さく変化する」の両方を、より深いレベルの階層から説明することによって、『Cosmological Natural Selection〈宇宙論的自然選択〉』（by スモーリン）の完成を助けることができそうです。
《Cosmological Natural Selection〈宇宙論的自然選択〉と
Ecological Natural Selection〈生態学的自然選択〉》
「より多くのブラックホールを生み出しやすい物理定数を持つ宇宙が、結果的に、より大多数を占めるようになるだろう」というCosmological Natural Selection〈宇宙論的自然選択〉の根幹を担う考え方を、3ステップス理論的に解釈すれば、
「重力場による集中（凝縮）と、ビッグバウンスによる分散」を土台とする
| 【多様な物質の生成レベル】 |
→ |
【核子やレプトンの生成レベル】
（中性子星、クォーク星）
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→ |
【時空の基本構造の社会】
（新しいブラックホール）
↓
ビッグバウンス
↓
（少なくとも第3世代までの
クォークヒッグス場ユニット）
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| ← |
【核子やレプトンの生成レベル】
（物質優位のアップ＆ダウンクォークや電子、陽子、中性子）
|
← |
のようなサイクルを繰り返しやすい宇宙が、結果的に、より大多数を占めるようになるだろう”と予想できます。
よって、素スピノル物理学パラダイムは、次の仮説を立てます。
仮説5-8.2 次のようなサイクルが、よりよくまわり続ける”とき、“より多くの物質、より多くのブラックホールをターンオーバーしやすく”なっており、そのような宇宙（＝ブラックホール）の存在比率が高まってくる。この過程が、Cosmological Natural Selection〈宇宙論的自然選択〉である。
| 【多様な物質の生成レベル】 |
→ |
【核子やレプトンの生成レベル】
（中性子星、クォーク星）
|
→ |
【時空の基本構造の社会】
（新しいブラックホール）
↓
ビッグバウンス
↓
（少なくとも第3世代までの
クォークヒッグス場ユニット）
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| ← |
【核子やレプトンの生成レベル】
（物質優位のアップ＆ダウンクォークや電子、陽子、中性子）
|
← |
この宇宙論的な自然選択──「多様な物質の生成レベル〜核子やレプトンの生成レベル〜時空の基本構造の社会レベル」の繰り返しやすさの獲得により、“物理的なパラメーター”（物理法則…）が絞り込まれてくると考えられます。
すなわち、このターンオーバーを繰り返すことが最も効率よく達成されている状況では、“星の生成＆消滅”のサイクルも繰り返しやすいでしょうし（その結果、炭素や酸素、鉄を含む、さまざまな、より大きな原子が生成し、再利用されます）、各種の力（強い力、弱い力、重力…）の程度も最適化されると考えられます。
※ Ecological Natural Selection〈生態学的自然選択〉とCosmological Natural Selection〈宇宙論的自然選択〉は、相似の関係になっています。
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生態系の社会レベル
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時空の基本構造の生成単位レベル
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※ブルーの部分が絞り込まれる可能性のある部分に相当します。
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