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by 木岬さんぽ
【研究】

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
General Theory of 3Steps
and
“EMOES”(Emergent Model of Elementary Spinors ver.2.32)
 タイトル Title〈Top〉
 要約 Abstract(Summary)
 イントロ Introduction
 
材料&手段(Material&Method)
  1.既存の物理学(数式、観測結果)
  
2.紙と鉛筆
  
3.想像力
 
 4.論理の一貫性(無矛盾性)
  5.3Steps原理という“自然な世界観”
  6.“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)
 結果 Result
 考察 Discussion
 結論 Conclusion
 
付録 Appendix
1.光子&重力子、相対性理論(光速不変、E=mc2、時空の曲がり…)
 ニュートン力学(F=ma、F=GMm/r2、慣性…)
 電磁力学(電磁波、クーロンの法則…)
 プランク単位、重力とクーロン力の量子化&統一について

2.素粒子物理学の標準模型、プレオンモデル、電子やクォークの内部構造、
 電荷&色荷、弱荷の起源、電磁気力(引力&斥力)、
 マクスウェル・アンペールの法則、ファラデーの法則ゲージ原理について
3.ヒッグス場&各種の場、3つの世代、エネルギーについて

4.量子論(量子力学、場の量子論、量子ゆらぎ、不確定性原理、波と粒子の二重性…)
5.β崩壊、(10億+1)対10億の割合で物質が反物質を上まわったこと、
 陽子崩壊について
6.“4つの力の統一”(4つの力の創発の歴史)について

    


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』
(一般3Steps理論&“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)ver.2.32

──物理学の各分野(ニュートン力学、電磁気学、相対性理論、量子物理学、素粒子物理学の標準模型、弦理論…)を、
「より深いレベルの階層」から統合的に説明し、適用条件を示しつつ包含する
“EMOES”(Emergent Model of Elementary Spinors、素スピノールからの創発モデル)──




要約(Abstract)


 現代物理学は、主として、精密な観測値と、抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何、群論…)による計算値を一致させることに基づいて発展してきた。
 しかし、観測上の限界(ハイゼンベルグの不確定性原理、波と粒子の二重性、加速器の大きさの限界…)、理論上の限界(ゲーテルの不完全性定理…)にぶつかると同時に、予想された「陽子崩壊、超対称性粒子…」が観測されないという危機──“根本的な矛盾、行き詰まり、困難、迷走…”に、現代物理学は陥った。
 この現代物理学の危機は、言わば「only数字合わせ科学」の限界が生んだ危機に他ならない。
 この「only数字合わせ科学」の限界を解消すべく、「ズームインするほど自然(nature)はシンプル一様化するという原理(シンブル一様化原理)」(および「ズームアウトするほど自然(nature)は、複雑多様化するという原理(複雑多様化原理)」)や「フラクタル相似の原理」などの3Steps原理という“自然な世界観”を用いて──  これまで説明しようしてきた自然界(natural world)を、単純な、幾何構造の働きの総和として、新たに説明することに取り組んだ。
 すなわち、それは、「要素還元主義」の本質のみならず、主にライフの世界(生命科学、分子生物学、生理学、人生、人間社会、生態系…)について研究されてきた、“自己組織化&創発、複雑系の科学の本質”を徹底的に、物理学に応用する試みであった。

 その結果、“EMOES”(
Emergent Model of Elementary Spinors、素スピノールからの創発モデル)という手段が誕生した。

 この“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、
 既存の物理学の世界──
 すなわち、

 ニュートン力学の世界(運動方程式、万有引力の法則…)
 電磁気学の世界
(“マクスウェルの4つの方程式”で説明されてきた世界)
 アインシュタインの相対性理論で説明されてきた世界
(光速不変、時空の曲り…)
 量子論(量子力学、場の量子論)で説明されてきた世界
(不確定性原理(不確定性関係)、波と粒子の二重性…)
 標準模型の世界
(ヒッグス場、クォークモデル、量子色力学、強い力、弱い力。3つの世代、CP対称性の破れ…)
 弦理論の世界
(閉じたループ(スピン2の重力子)、開いた弦(スピン1の光子…)、ハドロンのひも理論、マルダセナの対応…)
 ループ量子重力理論の世界
(スピンネットワーク、最小の面積や体積がある…)
 プレオンモデルの世界
(クォークやレプトンのそれぞれが、3つのプレオンから構成されている…)
 宇宙論の世界
(ビッグバウンス、インフレーション、ビッグバン、ブラックホール、加速膨張する宇宙、進化…)
 

を、(その前提となる基本法則や原理を含めて)「より深いレベルの階層」の“単純な素スピノール”の自己組織化にともなう創発として、統合的に説明しようとする手段である。

“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、既存の物理学をやみくもに否定しない。

 既存の物理学が、どのようにしてうまくいき(成功し(自然(nature)と調和し))、どのようにしてうまくいっていないか(自然(nature)から乖離しているか)を、「より深いレベルの階層」から、説明するのである。さらには、成功している(自然(nature)と調和している)既存の物理学を包含し、その適用範囲を明確にするのである。

 この“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、「これまで、イメージすることが難しく、視覚化不可能であると言われてきた“高度に抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何(リーマン幾何学…)、群論、ゲージ原理…)」についての「自然(nature)と調和した解釈」、すなわち、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”、単純な幾何構造の働きの総和…)を提供するのである。

 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)が、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”、単純な幾何構造の働きの総和…)を説明するために利用するものは、具体的な数学(具体的な数式、具体的な幾何…)である。
  (シンプルで、おおよそ高校数学レベル以下である。 それなのにうまくいく理由は、自然(nature)そのものが、ズームインすればするほど、よりシンプルになるからに他ならない)

 その成果は、驚くほど深く広範囲に及ぶ。
 下記に、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)から導かれた、いくつかの“重要な成果(結果)”を示す。
 (なお、下記についての図等を含めた詳細については、結果1〜6、考察3-4、EMOES宇宙論1-3において示してある)


◎「重力」と「(電荷&磁極についての)クーロン力」を統一できた。
 かつてアインシュタインが実現を目指した“統一場理論”の答えの1つがここにある。 例えば、「
ニュートンの万有引力の法則と 「(電荷)クーロンの法則」は、次のようなシンプルな数式で、量子化でき、統一的に理解できる。

ニュートンの万有引力の法則
電荷のクーロンの法則
元の数式
F=GMm/r2[N]
F=kQq/r2=Qq/4πε0r2[N]
“EMOES表記”
F=NMhc/(2π)2LP}×(1/4πn2×(1/2LP)×Nm[N]
=(NMEG/4πn2×(1/2LP)×Nm[N]
=(Mc2/4πn2)×(1/2LP)×(m/MG)×[N]
F=NQ(hc/4LP)×(1/4πn2)×(1/2LP)×Nq[N]
=(aQc2/4
πn2)×(1/2LP)×q/QE)[N]
共通項
c : 光速[m/s]
 h : プランク定数[J・s](
6.626×10-34J・s]
 LP : プランク距離[m](
1.616×10-35[m])
 r : 中心からの距離[m]
 n : 距離rが2LP[m]の何個分かを示す数(中心からの距離をrとしたときr=2nLP[m]となる)

各項の説明
 M : 質量[kg]、 m : 質量[kg]
 G : 重力定数

  ※G[N・m2/kg2
  =2πc3LP2/h=c2LP/MP[m3/s2kg]
 MG : 重力子質量[kg]

  ※MG=MP/2π[kg]
 MP : プランク質量[kg]

  ※MP=h/2πcLP[kg]
 EG : 重力子エネルギー[J]
  ※EG=MGc2=EP/2π[J]
 EP : プランクエネルギー[J]

  ※EP=hc/2πLP[J]
 NM : 質量Mが重力子質量MGの何個分かを示す数
    NM=M/MG[個]
 Nm : 質量mが重力子質量MGの何個分かを示す数

    Nm=m/MG[個]
 Q : 電荷[C]、 q : 電荷[C]
  k :静電気力の定数(真空中)
 ε0:真空の誘電率  ε0=1/4πk  ※μ0ε0=1/c2
 Q E: 当量電荷[C]─『厚さ2LP[m]の球殻に、常に
  「hc/4LP[J]」のエネルギー蓄えることのできる電荷』
  QEh/2cμ01/2=e/2α1/2=qP/2[C]
 (α : 微細構造定数1/137 μ
0 : 真空の透磁率[N/A2
   qP : プランク電荷[C])

 NQ : 電荷Qが当量電荷QEの何個分かを示す数
     ※NQ=Q/QE[個]
 Nq : 電荷Qが当量電荷QEの何個分かを示す数
   ※Nq=q/QE[個]
 a : 変換定数 a=(hμ0/8cLP21/2[kg/C]
  これを Qc2[ C・m2/s2]に乗ずることによって、
  その単位を[J]に変換できる。

 すなわち、 aQc2[kg/C][ C・m2/s2
    =aQc2[ kg・m2/s2]=aQc2[J]となる


 ※これらの“EMOES表記”の式は、単に、重力やクーロン力を量子化しているのみならず──  電場や重力場(時空の曲がり)がどのようにして生じ、それがどのように力として働くか──  すなわち、ニュートンの万有引力の法則がどのようにして成り立つのか(一般相対性理論がどのようにして成り立つのか)、クーロン力がどのようにして生じるのかを説明しているものでもある。
 なお、磁極についても同様に示すことができる。

磁極のクーロンの法則
元の数式
 F=m1m2/4πμ0r2[N]     
“EMOES表記”
 F=Nm1(hc/4LP)×1/4πn2×(1/2LP)×(Nm2)[N]
(bm1c2/4πn2)×(1/2LP)×(m2/mE)[N]
各項の説明
 c : 光速[m/s] h : プランク定数[J・s] LP : プランク距離[m]
 r : 中心からの距離[m]
 n : 距離rが2LP[m]の何個分かを示す数(中心からの距離をrとしたときr=2nLP[m]となる)

 m1:磁極[Wb] m2:磁極[Wb]  ※(仮想的な)“点磁極”である。
 
μ0:真空の透磁率  μ0=4π×10-7[N/A2]  ※μ0ε0=1/c2
 mE: 当量磁極[Wb]─『厚さ2LP[m]の球殻に、常に「hc/4LP[J]」
   のエネルギーを蓄えることのできる磁極』
  mE=(h/2cε01/2=(qP/2)×(μ0/ε01/2[Wb]
 ε0 : 真空の誘電率[C2/N・m2] μ0 : 真空の透磁率[N/A2]、qP : プランク電荷[C])
 Nm1 : 磁極m1が当量磁極mE[Wb]の何個分かを示す数
  ※Nm1 =m1/mE[個]
 Nm2 : 磁極m2が当量磁極mE[Wb]の何個分かを示す数  ※Nm2 =m2/mE[個]
 b : 変換定数 b=(hε0/8cLP21/2[Cs/m2
  これを m1c2[ Wb・m2/s2]に乗ずることによって、その単位を[J]に変換できる。
   すなわち、 bm1c2[Cs/m2][ Wb・m2/s2
    =bm1c2[Cs/m2][N・ms/C][m2/s2]  ※Nは、ニュートン=[ kg・m/s2
    =bm1c2 [N・m]=bm1c2[J]となる。


重力子1つが持つエネルギーはEGEP/2π[J]であることが計算で求まった。
  EP : プランクエネルギー=hc/2πLP [J]
 重力子は、「波長2LP[m](2プランク長)の光子2つが並走するもの」に相当すると考えるとつじつまが合うことがわかった。
◎電荷Q[C]が持つエネルギーは、E=aQc2[kg・m2/s2]=πNQEP/2[J]≒Q×3.2772×1027[J]と計算で求まった。
  a : 変換定数  a=(hμ
0/8cLP21/2[kg/C]≒3.6455×1010[kg/C]
   NQ : 電荷Qが当量電荷QEの何個分かを示す数 NQ= Q/QE
  QE : 当量電荷 QEh/2cμ01/2= e/2α1/2=qP/2 (α : 微細構造定数1/137 qP : プランク電荷)
  EP:プランクエネルギー[J]  c : 光速[m/s]  h : プランク定数[J・s]  LP : プランク距離[m] μ
0 : 真空の透磁率[N/A2

 ※これは、アインシュタインが示した“質量が持つエネルギーの式E=mc2”の“電荷版”に相当すると言える。
  このことは、質量がエネルギーを持つのと同様に、電荷もエネルギーを持つこと、すなわち、質量は、エネルギーの一種に過ぎないことを意味している。

 ※上式により、1クーロンは、およそ
3.2772×1027[J]ものエネルギーを持つことが計算で求まる。
    (QE
9.3757×10-19[C]、EP=1.9561×109[J]、π=3.14159として)
 ※なお、仮想的な磁極m1[Wb]が持つエネルギーは、E=bm1c2[kg・m2/s2]≒m1×
8.698×1024[J]で求まる。

  (b : 変換定数 b=(hε0/8cLP21/2[Cs/m2] ≒9.678×107[Cs/m2

 ※このことは、たった1つの電子にも、電子の質量エネルギー(≒0.5MeV≒8.1×10-14[J])よりも、はるかに大きな、“電荷エネルギー”および“磁極エネルギー”が詰まっていることを意味する。
 (しかし、電子を分解することによって、その大きなエネルギーを取り出して利用することは、不可能である。なぜなら、少なくともハイゼンベルクの不確定性原理(不確定性関係)が成り立つからである)

質量とは、「重力子の放出源として働き続ける能力」であり、 電荷や磁極とは、「仮想光子の放出源として働き続ける能力」であると定義するとつじつまが合うことがわかった。
 
また、質量エネルギー(静止質量エネルギー+運動エネルギー)は、運動エネルギー(内部&外部)として、統合できることがわかった。

 ※質量が大きいほど、重力子の放出源として働き続ける能力が高くなる。
  また、質量を持つ物体に近づくほど、重力子の存在数の密度も高くなる。
  なお、「重力子の存在数の密度が高いほど、空間が膨張し時間の流れがスローダウンする」ことが、“時空の曲がり”の実体である。

 質量のみならず、電荷や磁極、重力子や光子、仮想光子も、それぞれにエネルギーを持っている以上、質量とエネルギーは、100%等価ではないことがわかる。 すなわち、「あらゆる質量は、エネルギーである」は正しいが、「あらゆるエネルギーは質量である」は自然(nature)から乖離していることがわかる。

◎電磁場、重力場、時空の曲り、四次元時空連続体、“質量を与えるヒッグス場”、“(非物質的な)新しいエーテル”を担う実体は、いずれも「原始ヒッグス場ユニット(PHU(=Primordial Higgs(field)Unit))の総和」(=“原始ヒッグス場”)であると統合的に説明するとつじつまが合うことがわかった。

 ※マクロレベルで運動する物体は、その運動にともなって新たに重力子を、その運動方向にのみ放出する。 その結果、運動方向の時空が、「空間が膨張し、時間の流れがスローダウンする」ように変化する。 このことにより、光速度不変の原理、ローレンツ収縮、マイケルソン・モーレーの実験結果、連星パルサーの観測結果… を説明できる。
 したがって、このしくみを担う場(“非物質的なエーテル”すなわち、原始ヒッグス場)を支持するものとして、マイケルソン・モーレーの観測結果を再解釈できる。
 この説明によって、双子のパラドックスは、根本的に解消する。

 ※「運動する物体が放出する重力子」によって、「なぜ、ニュートンの運動の第一法則(慣性)や第二法則(F=ma)が成り立つのか?」を説明できる。
 また、「なぜ、物質の質量エネルギーがmc2で、物体の運動エネルギーはmv2/2なのか?(なぜ、似ているのか?)」も説明できる。
 すなわち、剛体が運動エネルギーを持つのに伴って、剛体の運動の進行方向への「重力子の放出源として働き続ける能力」を獲得する結果、「流れるプール効果」が生まれるために、等速運動が実現するのである。


 ※「ローレンツ収縮」が生じるのは、剛体が運動エネルギーを持つのに伴い、(『剛体の運動方向への「重力子の放出源として働き続ける能力」の増加による、時空の膨張の効果』と、『剛体の運動の逆方向への「重力子の放出源として働き続ける能力」の減少による、時空の収縮の効果』により)、剛体の周辺の時空がトータルで膨張するからであると説明できる。
 すなわち、ローレンツ収縮の式は、「時空の膨張の効果と、時空の収縮の効果の相乗平均」の逆数から求められる

 (剛体の運動方向に生じる)「時空の膨張」と(剛体の運動の逆方向に生じる)「時空の収縮」の2つの効果は、それぞれ、c/(c−v)と、c/(c+v)で表される。
 単純に、これら2つの効果の相乗平均をとってみると
   (c/(c−v)×c/(c+v))1/2  =(c2/(c2−v2))1/2 = (
1/(1−(v/c)21/2
 と、ぴったりローレンツ収縮の効果を示す式の逆数になる。 すなわち、運動する剛体を収容する時空がトータルで膨張する結果、ローレンツ収縮が生じると説明できるのである。


 ※マクスウェルの4つの方程式が、どのようなしくみで成り立つのかを説明する、幾何的な実体像(視覚的な描像…)が得られる。
   すなわち、4つの方程式について、“素スピノールの共転回”の総和によって、統一的に説明できる。

 ※(イメージができないと言われてきた)“光と波の二重性”を説明する、単一の幾何的な実体像(視覚的な描像…)が得られる。
  すなわち、そこから、1つ1つの光子が振動数や波長を持つ様子が読みとれる。
  また、「どのようにして、光子が光速で進んでいくか?  光子(電磁波)&電磁場とは、何か?」を説明できる。

 ※時空が不連続であるので、仮想光子のみならず、重力子や光子も、重力波や電磁波も、エネルギー非保存の所産であると説明できる。
  例えば、質量エネルギーは、重力波(放出される重力子数の変化として創発)を放出することによって、エネルギーが持ち去られて減少することはなく、電荷エネルギーや磁極エネルギーは、電磁波(放出される光子の総和として創発)を放出することによって、エネルギーが持ちさられて減少することはないと説明できる。
 なお、このことは、ネーターの定理と調和している。 なぜなら、ネーターの定理は、「時空が連続である場合に、エネルギーや運動量が保存すること」、すなわち、「エネルギーや運動量が保存しないときは、時空が不連続であること」を示してくれる定理だからである。

 ※質量M[kg]の剛体が持つ運動エネルギーは、加速するほど無限大に近づくのではなく、プレオン∴1つあたり、重力子エネルギーEG(=MGc2)[J]に近づくと説明できることがわかった。
 例えば、電子は、(Me+3MG)c2[J]の質量エネルギー(Me:電子の静止質量 MG:重力子質量)に近づくことになり、光速の99.99…%の速さに達することを説明できる。

 ※重力ポテンシャルエネルギー利用して獲得した運動エネルギーが新たな質量エネルギーとしてカウントされる結果、二ュートン重力理論におけるGが一般相対性理論で2Gになることを説明できる。

 ※特に、「(重力子の総和であるところの)“重力場”」は、質量(重力子の放出源として働き続ける能力)を持っていない。
  なぜなら、“重力場”は、重力子を放出する源として働き続ける場所ではなく、重力子が通過する場所に過ぎないからである。
  したがって、
重力場そのものは、線形であると説明できる。

◎アインシュタイン方程式がどのようなしくみで成立するのかを説明できた。
  例えば、アインシュタイン方程式の右辺そのものが、すでに“曲率”に相当することがわかった。

アインシュタイン方程式の右辺−kTμνの成分
≒−(NM2n)×(1/r2)(≒−(NM/4πn)×(1/r2)) 
右辺kTμνの中の各項
−(Mc2/EG)×(1/π2n)[無次元]
(≒−(Mc2/EG)×(1/4πn)[無次元])
(1/r2)[cm-2
(∝[1/m2])
各項の意味
「自由落下運動によって、
消すことができる時空の曲がり」
[重力ポテンシャルエネルギーのカーブ
に比例する“時空の曲り”]
「自由落下運動によって、消すことが
できない時空の曲がり」
「半径rの球面のガウスの曲率K(スカラー曲率R)
に相当する“時空の曲り”」
各項の「時空の曲がり」を生じる原因
「重力ポテンシャルエネルギー」の変化
のカーブそのもの

=『質量(静止質量エネルギーと
運動エネルギーの和)が放出する
「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」
の総和が創発するものの1つ』)
 「球状の形」

=『質量(静止質量エネルギーと
運動エネルギーの和)が放出する
「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」
の総和が創発するものの1つ』)
各項と関連するもの
等価原理、計量gμν、潮汐力の一部
「自由落下する2つの物体が互いに近づく現象」(潮汐力の一部)

◎「プランク定数、プランク距離、プランク質量、プランク時間… とは何か?」を説明できた。
◎「電荷、色荷とは何か?」を説明できる、幾何的な実体像(視覚的な描像…)が得られた。 すなわち、電荷も色荷も、ともに、パウリの排他律によって、駆動されて生じる共転回であることになる。 この描像によって、抽象的な“ゲージ原理”で説明された現象が、具体的に、どのようにして成り立つかを説明できた。 
◎どのようなしくみで、電荷や磁極の間に働く力が、引力や斥力となるかが説明できた。
◎なぜ、ニュートリノは左巻きだけで、反ニュートリノは右巻きだけなのかを説明する、幾何的な実体像(視覚的な描像…)が得られた。
◎クォークを閉じ込める「グルーオンを介する強い力」があるように、プレオン∴を閉じ込める「LP光子を介する“原始的な力”」があると考えるとつじつまが合うことがわった。
◎原始ヒッグス場以外にも、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という各種のヒッグス場を考えるとつじつまが合うことがわかった。
 
 ※これにより、弱アイソスピン、物質波(電子やクォークの波動性…)、ニュートリノ振動、「グルーオンの集積したひも」… を説明できる。

 ※各種のヒッグス場は、“4面体”の基本構造を持つユニットの総和として説明できる。
  その“4面体”の基本構造(ユニット)をそれぞれ、「プレオン∴ヒッグス場ユニット」「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」「ニュートリノヒッグス場ユニット」と呼ぶこととすると──  2012年に発見が発表された“ヒッグス粒子”は、「電子ヒッグス場ユニット(eHU)」由来のものである可能性が高いことがわかる。(→結果3 《ヒッグス場ユニットとヒッグス粒子》)
◎「標準モデルの第1世代、第2世代、第3世代」とは何かを説明できた。

 ※それらは、フラクタルをなし── 次の世代は、1つ前の世代の“粒子2つと、反粒子1つ”を組み合わせてできたもの、すなわち、各種の四極子から1つだけを取り除いたものに相当している。
◎(磁気モーメントを生む)電子のスピンが何なのかを説明できた。
 すなわち、(磁気モーメントを生む)電子のスピンとは、電子を構成する3つマイナスプレオンの軌道運動であると説明できた。

◎「なぜ“量子ゆらぎ”が生じるのか? 仮想粒子とは何か? 不確定性原理が、なぜ成り立つのか? 対消滅・対生成の実体とは何か? なぜ、光子や電子を1つずつ投入しても縞模様が観測されるのか?」を説明できた。

 ※それは、シュレーディンガー方程式や、ハイゼンベルグの不確定性原理、ディラック方程式という抽象的な数式についての、自然(nature)と調和した解釈、すなわち、幾何的な実体像(視覚的な描像…)が得られたことを意味する。

 ※なお、不確定性原理(不確定性関係)(例えば、「ΔX ・ΔP ≧  h/4π(ΔE・Δt ≧  h/4π)」で示される)は、ミクロの自然(nature)は、本来、人間の観測事情を示す原理であり、ミクロの自然(nature)がどのようにふるまうかを決めるのは、“(単振動振幅)確定性原理”(例えば光子の場合、「ET=h pλ=h」で示される)である。 すなわち、不確定性原理(不確定性関係)は、本来、ミクロの自然(nature)の振る舞い(例えば、量子ゆらぎ)の原因にはなりえないものである。 そして、決してミクロの自然(nature)そのものがランダムネスに支配されているわけではない。 
◎実在論、非局所性、決定論に基づく、量子論(量子力学、場の量子論)を構築できた。

 ※これにより、コペンハーゲン解釈がなぜうまくいくのかを説明できる。
  すなわち、「決定論的カオス」に基づいて、決定論的なサイコロが振られているのである。
◎ゼロ点エネルギーに相当するのは何かを説明できた。
 すなわち、ゼロ点エネルギーとは、例えば、電子の場合、電子が、たった1つの電子ヒッグス場ユニット(eHU)と相互作用し続ける状態に相当すると説明できた。
◎「10億の“物質&反物質のペア”の対消滅に対して1つの割合で物質が生き残った」定性的な理由を説明できた。
 すなわち、ビッグ・バン直後のような高温高密度の状態の中で、「衝突によって頻繁に粒子と反粒子の対生成が起きる」のにともなって、「対称的に高世代まで(少なくとも第3世代まで)合成が進み、(CP対称性の破れによって)非対称的に分解されること」を何度も繰り返したからである。 つまり、「対称的に高世代が作られては、非対称的に崩壊して低世代に戻ること」を、何度も繰り返した結果、「物質が反物質より、(10億+1)対10億の割合で優位となった」と説明できた。
「グルーオンを介する強い力」が1次的な力だとすると「中間子を介する陽子や中性子を結びつける核力」が2次的な力であると見なせるのと同様に、「プレオン∴を閉じ込める「LP光子を介する“原始的な力”」が、1次的な力だとすると、「ウィークボソンを介する弱い力」が、2次的な力だと見なすとつじつまが合うことがわかった。
 ◎“原始的な力”(byLP光子)、弱い力、強い力(byグルーオン)、核力(by中間子)の関係を統合的に説明できた。

 ※これらは、フラクタルな関係を持ち、湯川型(キャッチボール型)の相互作用を持ち、近い距離でのみ働く。
  一方、(ふつうの)電磁気力(by仮想光子)、重力(by重力子)は、湯川型(キャッチボール型)の相互作用によってではなく、仮想光子や重力子によって作られる電磁場や重力場を介して働き、ある程度、遠い距離で働く。
◎弦理論の弦には、1次弦(量子もつれ)、2次弦(「LP光子の集積したひも」)、3次弦(「グルーオンの集積したひも」)があると考えるとつじつまが合うことがわかった。

 ※なお、マルダセナの対応は、ホログラフィック原理を反映するものではなく、フラクタル相似の原理を反映するものであると説明できる
◎ブラックホールから外部へ放出されるエントロピーの正体は、ブラックホールから放出される大量の重力子であると説明するとつじつまが合うことがわかった。

 ※これによって、新しいブラックホールの事象の地平面〜内部においてはエントロピーが減ることを、熱力学の第2法則と調和する形で理解できる。
 ※なお、事象の地平面の面積は、ブラックホールからの重力子の放出数を反映するものであると理解できる。
◎弦理論とループ量子重力理論の関係を統合的に説明できた。

 ※弦理論の弦(1次弦)の両端や腹には、素スピノールが存在すると考えられ、スピンネッワークにおける最も基本的な“ノード”が、素スピノールに相当すると理解できる。
◎ダークマターの幾何的な実体像が自然に導かれた。
 すなわち。ダークマターとは、「プレオン∴×4の“4面体”」であると説明するとつじつまが合うことがわかった。


 ※これにより、銀河の中の天体の運動を説明できる。
 ※これにより、インフレーションを引き起こす、インフラトンの幾何的な実体像は、「プレオン∴×4の“4角形”(縮みきったバネ)」であると説明できる。
 この「プレオン∴×4の“4角形”(縮みきったバネ)」が高速で分散することがインフレーションに相当し、「プレオン∴×4の“4角形”(縮みきったバネ)」から開放されるエネルギーがビッグバン(ファイヤーボール)のエネルギーに相当すると説明できる。
 また、「プレオン∴×4の“4角形”(縮みきったバネ)」のフラクタルな分散が宇宙の大規模構造の起源であると説明できる。
◎宇宙(時空)が加速膨張しているしくみを、ダークエネルギーを用いずに、説明できた。
 すなわち、宇宙(時空)が加速膨張している原因は、重力ポテンシャルエネルギーに他ならないと説明できた。




 これらの驚異的な成果は、「3Steps原理という“自然な世界観”、想像力、具体的な数学(具体的な幾何、具体的な数式)」にもとづく、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)のアプローチによるものである。

 これらの成果は、現代物理学における危機──“根本的な矛盾、行き詰まり、困難、迷走、閉塞感、不毛性、衝突&対立…”の主要な原因が、“人類が観測できないミクロの自然(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”、単純な幾何構造の働きの総和…)」の探求をあきらめてしまったことであったことを示していると思われる。
 (そ
の探求をあきらめてしまった理由の1つは、ハイゼンベルクの不確定性原理であったのは確かであろう。 しかし、上で述べたように、ハイゼンベルクの不確定性原理は、本来は、人間の観測事情を示してくれるものであり、ミクロの自然(nature)がどうふるまうかを示すものではありえないことを“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)がはっきり示している。 すなわち、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、ハイゼンベルクの不確定性原理も包含し、その適用範囲を明確に示すものでもある



 すなわち、『抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何、ゲージ原理、群論…)と観測結果(観測値)を一致させることを重視すると同時に、「“人類が観測できないミクロの自然(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”、単純な幾何構造の働きの総和…)」の探求をあきらめてきてしまったことが、現代物理学における危機──“根本的な矛盾、行き詰まり、困難、迷走、閉塞感、不毛性、衝突&対立…”の主な原因であったと考えられることを、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の成果が示しているのである。



 「計算数値」と「観測値」が一致することは、確かに、(自然(nature)と調和している)科学の必要条件の1つである。
 それは、ガリレオから続く伝統であり──  科学が自然(nature)と調和しているものであるために、必要不可欠な条件である。
 なぜなら、「計算数値」と「観測値」の不一致は、自然(nature)から乖離を意味しているからである。


 そして、この“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の成果は、(自然(nature)と調和している)科学における、新たな必要条件を提示している。
 その新たな必要条件とは、「3Steps原理という“自然な世界観”と調和していること」である


 3Steps原理という“自然な世界観”は、“人類が観測できないミクロの自然(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”、単純な幾何構造の働きの総和…)」、すなわち、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)を導くためのよりどころになる。
 3Steps原理という“自然な世界観”は、抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何…)についての、自然(nature)と調和した解釈を導くためのよりどころになる。
 3Steps原理という“自然な世界観”は、観測結果についての、自然(nature)と調和した解釈を導くためのよりどころになる。
  …

 例えば、もし、「抽象的な数式」の解釈が、自然(nature)から乖離したものであれば──  その解釈を前提として導かれる結論は、ほとんどが自然(nature)から乖離したものにならざるをえないのは当然である。
 したがって、現代物理学は、「抽象的な数学の計算値」と「観測値」の一致のみを必要条件としている限り──  『「抽象的な数式」から導いた、自然(nature)から乖離した解釈』を前提にしてしまいうるので、それが積み重なることによって、いずれは自然(nature)からの乖離が増幅してしまいうるのである。  したがって、(「抽象的な数学の計算値」と「観測値」の一致のみを必要条件としている)現代物理学が危機──「根本的な矛盾、行き詰まり、困難、迷走、閉塞感、不毛性、衝突&対立…」に至ってしまうのは、当然と言えば、当然のことだったのである。

 つまり、「計算数値」と「観測値」が一致しているだけでは、不十分であったのである。



 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の成果は── 3Steps原理という“自然な世界観”と調和するという新たな必要条件の重要性を提示しているのみならず、科学における“新たな手段”の可能性を提示している。
  その“新たな手段”とは、「3Steps原理という“自然な世界観”、想像力、具体的な数学(具体的な幾何、具体的な数式)」という手段──  すなわち、3Steps原理という“自然な世界観”にもとづいて、“人類が観測できないミクロの自然(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”、単純な幾何構造の働きの総和…)」を、具体的な数学(具体的な数式、具体的な幾何)を使って探求するという手段である。
 「抽象的な数学」や「観測」のみならず、この“新たな手段”も取り入れることには──
 既存の物理学の基礎的な概念(根本概念)について明確な説明が得られたり、様々な物理学上の“問題解決能力”が飛躍的に高まったりするのみならず──  今日までの「高度に抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何…)」と「限界ぎりぎりの観測」のみに依存してきてきた現代物理学における危機──“根本的な矛盾、行き詰まり、困難、迷走、閉塞感、不毛性、衝突&対立…”を解消すると同時に、自然(nature)との調和性を取り戻し、物理学を若返らせ、その発展性を回復させる可能性がつまっているのである。


 そして、この新たな手段の根幹、3Steps原理という“自然な世界観”が、(これまで主にライフサイエンス(生命、生理学、人生、人間社会、生態系…)の世界を説明してきた)「自己組織化、創発、複雑系の科学」の本質に相当しうることを思い出すとき、 この3Steps原理という“自然な世界観”には、 “物理学の中の各種の統合”のみならず“物理学とライフサイエンス(生命、生理学、人生、人間社会、生態系…)の統合”を支えたり、各分野のシナジー的な協力を促したり、人類が進むべき道を探究するための“土台”を示してくれたり… といった可能性もつまっていることが理解できるのである。

 さらには、自然な世界観が3Steps原理以外にもありうることや、すべての科学者が人生を営み、社会や生態系の中で生きていることを思い出すとき──  科学の多様性は、「観測と計算値が一致」し、自然な世界観(3Steps原理…)と調和し、“For Life”と調和している限り、尊重されるべきであることが理解できるのである。

 つまり、科学の必要条件である、『自然(nature)と調和していること』には、少なくとも、次の3つがあることになるのである。

科学の必要条件
『自然(nature)と調和していること』

『観測値と計算数値が
一致していること』

自然な世界観(3Steps原理…)
と調和していること』
『“For Life”と
調和していること』



 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)や3Steps原理という“自然な世界観”は、検証できる予測(testable prediction)を提供する。
 この予測の検証実験の結果は、『“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)や3Steps原理という“自然な世界観”の根本」が反証されるかどうか(これらによって、現代物理学の危機──“根本的な矛盾、行き詰まり、困難、迷走…”を解消できるかどうか)のみならず、『エネルギー問題や気候変動問題を解消するための重要なヒントを得られるかどうか』を決めるので、人類にとって大きな分岐点であると言っても過言ではない。

 この研究論文は、その検証実験によって左右されない、ゆるぎない結論も提供する。
 それは、科学の必要条件である、『自然(nature)と調和していること』には、少なくとも次の3つがあることである。

科学の必要条件
『自然(nature)と調和していること』

『観測値と計算数値が一致していること』

自然な世界観と調和していること』
『“For Life”と調和していること』





イントロ(Intoduction)

 
これまでの物理学は、電磁気学(マクスウェルの4つの方程式)の完成以来──  抽象的な数学(主に抽象的な数式)と、より精密な観測結果を一致させることだけに依存しながら、大いに発展してきた。
 それは、いわば「only数字合わせ科学」と呼べるものであったが、その後の「相対性理論、量子論(量子力学、場の量子論)、素粒子物理学の標準模型…」を含む、目をみはる偉大な発展の数々を支えた。

 しかし、この「only数字合わせ科学」は、
観測上の限界(ハイゼンベルグの不確定性原理、波と粒子の二重性、巨大加速器の大きさの限界…)、数学理論上の限界(ゲーテルの不完全性定理…)にぶつかってしまうとともに──  その発展にブレーキがかかり減速することとなった。

 それでも、人類は、それらの限界を乗り越えるべく、 抽象的な数学(主に抽象的な数式や抽象的な幾何)や、類いまれな想像力を駆使して、大胆に、様々な理論を構築してきた。

 その例が、大統一理論、
超弦理論(10次元空間、超対称性、ヤラビ・カウ図形…)、ブラックホールの蒸発、ホログラフィック原理、無から生じた宇宙、多世界解釈…  である。

 しかし、これらの理論は、数学的に全く矛盾がない(数式的に正しい、論理的に一貫している)のに関わらず──  すでに観測されていいはずのもの(例えば、
「陽子崩壊、超対称性粒子…」が観測されなかったり、観測による検証が全く不可能であったり、“不自然で無理のある”前提を含んでいたり、対象がうやむやにされていたり… という問題を含んでいた。
 すなわち、これらの理論は、予想が外れていたり、観測不能であったり、「自然(nature)から乖離した想像」が前提となって育まれていたり、(対象が不明確なので)やむをえず抽象的な数学に依存して育まれた理論であったり… するのに関わらず、「“数学的に矛盾していない”“数字が一致する”…」という理由だけで、正当化され続けてきたという問題を持っていた。

 ここにあるのは、まさに現代物理学の危機──“根本的な矛盾、行き詰まり、困難、迷走、閉塞感、不毛性…”である。
 そして、こういった危機は、結局は、「only数字合わせ科学」の限界によって生じているものに他ならないのである。



 こういった状況は、“観測上の限界”や“数学理論上の限界”がある以上、人類にとって避けられないことなのだろうか?
 本当に、「(限られた)観測結果」や「抽象的な数学
(抽象的な数式や抽象的な幾何…)」、および、「想像力」や「数学的な一貫性(無矛盾性)」に頼る以外に、人類には、真実の探究に使える手段は、残されていないのだろうか?


 この論文では、“新たな手段”を提供する。
 その手段の中心が、「何が自然か?」「自然は、いったい何を採用しているか?」を考えるためのよりどころ、すなわち、“3Steps原理”である。

 この“3Steps原理”は、自然な世界観の例であり、「どの想像が自然(nature)と調和していて、どの想像が、自然(nature)から乖離しているか」の判断の根拠を提供してくれる。 この“3Steps原理”は、「“自然(nature)が採用していそうにない、無理のある不自然な世界観」を却下するのを助けてくれるのみならず──  自然(nature)と調和しながら(前人未到の)「より深いレベルの階層」を探求することを助けてくれる。

 ※“自然な世界観の例には、他に、「地動説(地球が太陽の周囲を公転している。地球は宇宙の中心ではない)」もある。


 この3Steps原理は、次の3つの原理で構成されている。

1.“シンプル一様化原理”(principle of simplification and uniformalization
2.“フラクタル相似の原理”(
principle of fractal analogy
3.“幾何的実体の原理”(
principle of geometric entity

 ※詳細は、材料&手段の中の、5.3Stepsという“自然な世界観”で説明する。


 これらの3つの原理は、『3Steps理論(参考 論文『3Steps理論と、その応用について』)の中で、見いだされたものである。
 すなわち、この“3Steps原理”という自然な世界観を与えてくれるヒントは、「われわれ人類が観測でき、認識できる、このマクロの自然(nature)そのもの」の中にこそあったのである。

 この3Steps原理によれば、この現実にある自然(nature)が採用していそうなのは、例えば、「ズームインするとシンプル一様化する(≒シンプル一様化原理)」&「ズームアウトすると複雑多様化する(≒複雑多様化原理)」という“しくみ”であることになる。

 ※この3Steps原理を根拠にしてミクロの自然(nature)を探究する“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の取り組みは、「自己組織化、創発、複雑系の科学…」のパラダイムを、徹底的に、超ミクロの世界(プランク世界)にまで、応用するものと言える。 (すなわち、3Steps原理(
≒複雑多様化原理)は、「自己組織化、創発、複雑系の科学…」の本質と言えるものである)
 一方で、3Steps原理を根拠にしてミクロの自然(nature)を探究する“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の取り組みは、「要素還元主義」のパラダイムを、徹底的に、超ミクロの世界(プランク世界)にまで、応用するものとも言える。 (すなわち、3Steps原理(≒シンプル一様化原理)は、「要素還元主義」の本質と言えるものでもある)
 つまり、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)においては、「要素還元主義」の本質と「複雑系の科学」の本質が共存しているのである。

※“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)においては、「要素還元主義」の本質(≒シンプル一様化原理)と「複雑系の科学」の本質(≒複雑多様化原理)が共存し、両者は、本質的に等価である。




 この3Steps原理という“自然な世界観”をよりどころにしつつ想像力を働かせながら、これまで「物理学が築いてきた偉大な“成果”」(ニュートン力学、マクスウェルの電磁気学、アインシュタインの相対性理論、量子論(量子力学、場の量子論)、素粒子物理学の標準モデル…)を見直すと──  プランクスケールでの具体的な“幾何的な実体像”が、無理なく浮かび上がってくることがわかった。

 まさに、それが、この論文で紹介する
“EMOES”(Emergent Model of Elementary Spinors, 素スピノールからの創発モデル)である。


 この観測できないミクロの自然(nature)について、3Steps原理という“自然な世界観”をよりどころにして、「“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”、単純な幾何構造の働きの総和…)」を探究する営みは、“これまでの物理学で切り捨てられてきた部分”に光をあてることに他ならない。

 この“これまでの物理学で切り捨てられてきた部分”とは──  「どのようなしくみで電磁気力が生じるのか? どのようなしくみで光速不変が観測されるのか?  なぜ、どのようなしくみでコペンハーゲン解釈がうまくいくのか? 不確定性原理(不確定性関係)はどのようなしくみで成立するのか? どのようなしくみで、ファラデーの法則が成りたつのか?  どのようなしくみで、(質量をあたえるヒッグス場の中で)慣性の法則が成り立つのか? なぜ、
運動方程式F=maが成り立つのか?  どのようにして電子は波のように振る舞うのか? どのようなしくみで時空は曲がるのか?  電荷とは何か?  色荷とは何か?  どのようなしくみで1〜3世代が生じるのか?  ニュートリノが左巻きしか観測されないのはなぜか?  …
 といった、「これまで前提とするしかなかったような、基礎的な問題」や「手も足もでなかったような、未知の問題」である。


 しかも、「シンプル一様化原理」と調和しているミクロの自然(nature)のシンプルさに比例して、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)で用いられる具体的な数学(具体的な幾何、具体的な数式)は── およそ高校数学レベル程度の単純なものとなる。
 
(例えば、「 1つの素スピノールを含む“4面体”が蓄えるエネルギーの最大値Eは、プランク定数h、素スピノールが、360度転回する時間(転回周期)Tで表すとすると、 E=h/T と計算できる」(→結果1)等々。)

 しかし、だからといって、決して、既存の物理学を支えてきている抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何、ゲージ原理、リーマン幾何学…)にもとづいて育まれた理論、すなわち、「電磁気学(マクスウェル方程式)、アインシュタインの相対性理論(アインシュタイン方程式…)、量子力学(シュレーディンガー方程式、ハイゼンベルグの不確定性原理…)、場の量子論(ディラック方程式、素粒子物理学の標準模型…)…」を軽視するわけではない。

 それどころか、大いに重視していく。

 なぜなら、これらの理論を支える“視覚化不可能”と見なされることの多かった抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何 ゲージ原理…)の、自然(nature)と調和した解釈、すなわち、人類が観測できないミクロの自然(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”、単純な幾何構造の働きの総和…)を探求していくものが、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)だからである。


 また、
『観測できない、ミクロの自然(nature)』を探求するからといって、様々な観測結果を軽視するわけでもない。
 それどころか、大いに重視していく。

 なぜなら、あまりに奇妙なために“理解可能”と見なされることの多かった観測結果についての、自然(nature)と調和した解釈、すなわち、奇妙な観測結果の根底にある、人類が観測できないミクロの自然(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”、単純な幾何構造の働きの総和…)を探求していくものが、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)だからである。


 新しい手段(3Steps原理という“自然な世界観”、具体的な数学(具体的な数式、具体的な幾何))のみならず──  これまでの物理学を支えてきた「観測や、抽象的な数学」、そして「想像力」や「論理の一貫性(無矛盾性)」も含めて、可能な限り、あらゆる手段、ヒント、手がかりを重視していく。

 やはり、自然(nature)と調和する限り、科学の多様性は、尊重されるべきである。

 なぜなら、「特定の手段や理論、科学スタイルに固執(ロックイン)し、排他的になる」よりも、「自然(nature)と調和する科学の多様を尊重し、それらの調和をめざそうとする」方が、それだけ手がかりやヒントが多くなる分、真実に近きやすくなり、実りが多くなるからである。


 こういったことも、驚くほど深くて広い“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の成果が、はっきり示しているのである。

 すなわち、現代物理学の危機──“根本的な矛盾、行き詰まり、困難、迷走、閉塞感、不毛性、衝突&対立… を生じさせてしまった主要な原因が、「特定の手段、特定の科学スタイル、特定の理論…」に、ロックインし、排他的になってしまったことにあるということをも、(新たな手段も取り入れて育まれている)“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の成果が示しているのである。



材料&手段(Material&Method)


 この研究を進めるために用いた「材料や手段」は、次のものである。


(1)これまでの理論物理学の成果(by抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何、ゲージ原理…)や観測結果
 《理論物理学の成果》
  ニュートン力学(運動方程式F=ma、慣性の法則、万有引力の法則)
  ファラデーの場の理論
  マクスウェルの電磁気学(4つの方程式)
  アインシュタインの相対性理論(光速不変、E=mc2、時空の曲がり、アインシュタイン方程式、重力波…)
  ネーターの定理
  アインシュタインの光量子仮説(E=hν)
  量子論(量子力学、場の量子論、
    シュレーディンガー方程式、ディラック方程式、ハイゼンベルグの不確定性原理、パウリ排他律、量子もつれ…)
  素粒子物理学の標準モデルの一部(クォーク、グルーオン、ウィークボソン、中間子、色荷、第1世代〜3世代…)
  ループ量子重力理論の一部(ペンローズのスピンネットワーク、最小の面積や体積…)、
  プレオンモデルの一部
  弦理論の一部(閉じたループとしての重力子、マルダセナの対応…)
  …
 《観測》
  ハッブルによる観測(遠方にある銀河ほど、赤方遍位が大きい)
  連星パルサーの観測結果
  マイケルソン‐モーレーの観測結果
  ダークエネルギーの存在を示唆する「加速膨張する宇宙」の観測結果
  ダークマターの存在を示唆する観測結果
  二重スリットの実験(光子、電子…)
  ベルの定理の破れを示す実験(量子もつれを示す実験)
  ヒッグス粒子の発見
  …
(2)紙(ノート)と鉛筆、PC(ワープロ、図示ソフト…)、電卓
(3)想像力 
(4)論理の一貫性(無矛盾性)
(5)3Steps原理という“自然な世界観” 
(6)“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)(by具体的な数学(具体的な数式、具体的な幾何))


 すなわち、材料には、(自然(nature)と調和していると判断できる)これまでの科学的な成果のすべてが含まれ──  手段には、これまでの理論物理学の手段のみならず、この論文で提案する新たな手段(3Steps原理という“自然な世界観”、具体的な数学(具体的な数式、具体的な幾何)…)が含まれる。

(1)これまでの理論物理学の成果(by抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何、ゲージ原理…)や観測結果

 当然、これまで、観測によって、部分的に実証されている「物理学の成果」を活用する。
   確実に検証されていないものは、原則的には、活用しないこととした。
   しかし、たとえ全体が検証されていなくても、自然(nature)(3Steps原理という“自然な世界観”)と調和していると判断できる部分的な“有用な考え”は、活用した。
    例えば、弦理論における「閉じたループがスピン2の重力子に相当し、開いたループがスピン1の光子に相当する」という考えを活用した。(考察3)
    例えば、ペンローズおよびループ量子重力理論による、「時空は、“スピンネットワーク”によってできている」という考えを活用した。(考察4)
     
例えば、プレオンモデルにおける「例えば、電子は、−1/3の電荷を持つ3つのプレオンからなる」という
考えを活用した。(結果2)
    
  観測結果については、活用するのは“観測結果”のみとし、その解釈については、新たに行なうこととした。
  なぜなら、『観測の理論負荷性』(ハンソン)や『理論が「事実」を造る』(村上陽一郎、『新しい科学論』 講談社ブルーバックス)という考えが示しているように、“理論が、何を観測するか(観測からどんな事実を見いだすか)を決める”からである。

 ※次の記述がとても参考になる。

『すなわち、ある状況のもとである理論を支えるために使われたデータが、別の状況のもとでは、別の(しかももとの理論に対立するような)理論を支えるために使われる、ということも十分あり得ることになり、データはきわめて理論依存的〈theory-dependent〉になるからである。』
 (『近代科学を超えて』 村上陽一郎 講談社学術文庫  p51-52)



(2)紙(ノート)と鉛筆、PC(ワープロ、図示ソフト…)、電卓

  たとえ、紙(ノート)と鉛筆だけでもできる。 これが、理論物理学である。



(3)想像力

 人類がどんなに努力しても、観測できない自然(nature)がある以上── やはり、想像力は大切である。

 それは、次のアインシュタインの言葉が示す通りである。

『想像力は知識よりも重要です。 知識には限界がありますが、想像力は世界を包み込むことさえできるからです。
 Imagination is more important than knowledge.
 Knowledge is limited. Imagination encircles the world.』 byアルバート・アインシュタイン
 (『アインシュタイン 人生を変える言葉101 EINSTEIN'S WORDS FOR YOUR LIFE』 監修・編訳 志村忠夫 宝島社 p.14)


  このアインシュタインの言葉は、“観測結果”が知識の一種に他ならないとすれば、(限りのある)観測結果より(限りない)想像力の方がより大事と言うことも、意味していることになる。
  また、やはり、「観測の理論負荷性」という考えが示しているように“理論が何を観測するのかを決める”からこそ、観測結果より想像力が大事と言うこともできる。



(4)論理の一貫性(無矛盾性)

 単なる「数学的な一貫性(無矛盾性)」ではなく、(「数学的な一貫性(無矛盾性)」を一部に包含するところの)「論理の一貫性(無矛盾性)」を重視していく。
 (この「論理の一貫性(無矛盾性)」も「自然との調和性」とともに、科学の必要条件である)
 そして、この「論理の一貫性(無矛盾性)」を重視することによってはじめて──  現代物理学が“根本的な矛盾”をいくつも抱えていることに気づくことができ、そして、これらの“根本的な矛盾”の多くを解消していくことが動機づけられるのである。
 (逆に言えば、単なる「数学的な一貫性(無矛盾性)」だけを重視しているからこそ──  現代物理学が“根本的な矛盾”を抱えていることに気づくことができなかったり、それらの“根本的な矛盾”を軽視、無視… してしまったりするのである)


 ※現代物理学が抱えている“根本的な矛盾”には、例えば、次のようなものがある。

◎特殊相対性理論において、エーテルは否定されたはずなのに──  アインシュタインは、一般相対性理論において「エーテルが必要不可欠である」と述べている。
◎ヒッグス場は、光速を失わせるような“抵抗”を持っているはずなのに、その中で、「等速直線運動」が実現している。
◎もし、孤立系の中で、バラバラに(分散して)存在する多くの粒子が、重力によって、集中すればするほど(コンパクト化すればするほど)エントロピーは減るように見えるのに──  孤立系でエントロピーが減らないことを主張する熱力学第2法則がある。
◎E=mc2により、「エネルギーは質量を持つ」と考えられている一方で──  エネルギーを持つはずの「光子、重力子」は質量を持たず、光速で進むことができる。
◎質量同士は、重力子をやりとりして、引き合っていると考えられている一方で──  この(あらゆる質量から放出されているはずの)重力子が、非常に大きな質量を持つブラックホールについては考慮されていない。
◎(閉鎖系で)エネルギーが生成も消滅しないことを主張するエネルギー保存則(熱力学第1法則)が存在している一方で──  「光冷却の現象」、「ある運動エネルギーを持つ物体に対する“負の仕事”による減速」… において、エネルギーの一部が消滅している。
◎(閉鎖系で)エネルギー保存則が成立すると説明している一方で── ミクロの世界では、不確定性原理が理由で、エネルギー保存則を破って仮想粒子が生じると説明し、その合計が無限大(orある有限の値)になると計算されている。
◎エネルギー保存が成立すること(時空の連続性)を前提としながら、重力場(“時空の曲り”)の量子化を目指している。
◎たとえ重力波がエネルギーを持ち去ると考えても、(重力ポテンシャルエネルギーを利用して)合体するふたつの物体の運動エネルギー(すなわち、質量)は一貫して増加するはずなのに、そして、『一般相対性理論の正当性に疑いを投げかけるに違いない』ほどの重大な問題に直面してしまうはずなのに──  直接観測された(合体する2つのブラックホールが放出した)重力波(の波形)について、「重力波がエネルギーを持ち去る結果、質量は減る」という解釈(説明)がなされている。
◎「陽子崩壊」や「超対称性粒子」が、(理論上)もうすでに観測されてよかったはずだったのに──  実際は、発見されてきていない。
  …





(5)3Steps原理という“自然な世界観”


 確かに、これまで、観測上の限界を超えるべく、「想像力」や「数学的な一貫性(無矛盾性)」を駆使して、「これまでの物理学の成果(数式や観測結果)と調和するという条件」の中で、果敢に、様々な探究がなされてきた。

  コペンハーゲン解釈(波の収束、確率解釈、相補性原理…)、多世界解釈、ボームの軌道解釈、超弦理論(10次元空間、ヤラビカウ図形、超対称性、ブレーン宇宙論…)、ブラックホールの蒸発、無から生じた宇宙、人間原理…

 しかし、どんなに想像力を駆使し、たとえ数学上矛盾がなく、数式&計算が100点満点であったとしても、“自然”が、実際に採用していなければ、真実ではない。
 これまでの研究では、「何が自然か?」「無理がない自然像とは何か?」「自然(nature)が採用するとしたら、どのようなものだろうか?」という発想が、欠けていたのではないだろうか?
 まさに、それを補う手段が、3Steps原理という“自然な世界観”である。

 ※なお、例えば、地動説(“地動説(地球が太陽の周囲を公転している。地球は宇宙の中心ではない)も、自然な世界観の一例である。
  もし、この地動説という名の「自然な世界観」がなかったならば、人工衛星等が作られるまで、ずっと「(惑星運動を正確に予測できる)天動説」を却下することができなかったのである。



 3Steps原理とは、次の3つの原理である。

1.“シンプル一様化原理”(principle of simplification and uniformalization
2.“フラクタル相似の原理”(
principle of fractal analogy
3.“幾何的実体の原理”(
principle of geometric entity


1.シンプル一様化原理

 シンプル一様化原理とは、『3Stepsをズームインしていくほど、構成要素が、よりシンブル化して、一様化していく(バリエーションが減っていく)』という原理である。

 「自然(nature)は、ズームインしていくほどに、よりシンプルで、より少ない種類の要素で構成されている」という考えのよりどころとなる。

 また、この原理は、「ズームアウトしていくほどに、構成要素が複雑化して、多様化する(バリエーションが増えていく)」という原理と、本質的に等価である。 (後者は、“複雑多様化原理”、“シナジェティク創発原理”、“自己組織化原理”とも呼べる)

 ※「(クォーク・レプトン等の集合である)原子には、同位体というバリエーションがあるのに対し、レプトンの1つである電子には、1種類しかない」というのもその例である。
 ※なお、以上の原理は、「シンプルな要素を材料として、より複雑なものが構成されている」ということも意味しているので──  「ズームインすればするほど、そこにある構成要素は、より普遍的で、より広大な可能性を秘めているので、より広い範囲の自然(nature)を構築できるという考えのよりどころにもなる。 (参考 5.レベル&サイズフラクタル))

2.フラクタル相似の原理

 フラクタル相似の原理とは、『3Stepsの“各レベルどうし”や、ある3Stepsの“各サイズどうし”が相似であり、“ズームインしてもズームアウトしても同じ形が見えてくる”』という原理である。
  (参考 5.レベル&サイズフラクタル

 この原理により、様々な、“類推(analogy)、同一視・同定(identification)、統一(unification)…”を導くことが可能となる。

3.幾何的実体の原理

 幾何的実体の原理とは、『3Steps理論のすべてのレベルは、“幾何的構造を持つ実体”によって担われている』という原理である。

 この原理は、「自然は、どこまでいっても、幾何学的な構造を持っている」という考え、そして、「よりズームインした世界についても、徹底的に、視覚化可能な“幾何学的なモデル”を追求していってよい」という考えのよりどころとなる。



 特に、ミクロの世界を探求するにあたって、3つの原理をまとめて表現すれば、『自然(nature)は、すべてのレベル3Stepsが幾何的な実体によって担われており、ズームインすればするほど構成要素がシンプル一様化し、各レベルおよび各サイズは互いに相似となっている』 ということになる。


 そして、これらの3つの原理に合致する「ミクロの自然(nature)の実体像」を探求した結果、生まれたものが、
“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)である。
 つまりは、この“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)で示される「ミクロの自然(nature)の実体像」こそが──  【核子やレプトンの生成レベル】から、さらにズームインをしたところに存在する自然(nature)が採用していると考えられるものであり、自然で無理がないと考えられるものなのである。


 ※なお、“3Steps原理”を根拠として、よりズームインした方向に追加することになった新たなレベルは、【時空の基本構造の社会レベル】【時空の基本構造レベル】【時空の基本構造の生成単位レベル】の3つであり、よりズームアウトした方向に追加することになった新たなレベルは、【生態系の社会レベル】である。
 これによって、3Steps理論がより一般化したことになる。

特殊3Steps理論
一般3Steps理論
-
【生態系の社会レベル】
新たに加わったレベル
【生態系レベル】
【個体の社会レベル】
 
(∋【人間社会レベル】
【個体レベル】
 
(∋【人生レベル】
【細胞の社会レベル】
【細胞レベル】
【機能性高分子の社会レベル】
【機能性高分子レベル】
【多様な物質の生成レベル】
【核子やレプトンの生成レベル】
【生態系レベル】
【個体の社会レベル】
 
(∋【人間社会レベル】
【個体レベル】
 
(∋【人生レベル】
【細胞の社会レベル】
【細胞レベル】
【機能性高分子の社会レベル】
【機能性高分子レベル】
【多様な物質の生成レベル】
【核子やレプトンの生成レベル】
これまでのレベル
-
【時空の基本構造の社会レベル】
【時空の基本構造レベル】
【時空の基本構造の生成単位レベル】
新たに加わったレベル
より詳しい概要図は、こちら


 一般3Steps理論については、主に付録にて扱う。



(6)“EMOES”(Emergent Model of Elementary Spinors素スピノールからの創発モデル)


 新しい手段(『自然な世界感(3Steps理論)、具体的な数学(具体的な幾何、具体的な数式))のみならず、(自然(nature)と調和する)これまでの理論物理学(by 抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何…))や観測結果というヒントや手がかり、さらには、想像力を含む可能な限りの手段をフル活用して──  “人類が観測できないミクロの自然(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”、単純な幾何構造の働きの総和…)」を探求した結果、誕生したものが、“EMOES”(Emergent Model of Elementary Spinors素スピノールからの創発モデル)である。

 この“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の最も単純な材料は、その名の通り、“素スピノール”(elementary spinors)という物質未満の実体である。
 そして、その名の通り、このモデルは、“素スピノール”から、物質のみならず、時空も創発することを説明するモデルである。

 ※なお、電子や陽子も“スピノール”の一種であるので、これらとはっきり区別するために、
  この時空の基本構造の生成単位としても働く、より根源的なスピノールを“素スピノール”(elementary spinors)と呼ぶこととした。


 そもそも、なぜ、スピノールなのか?
 それは、ペンローズおよびループ量子重力理論による、「時空は、“スピンネットワーク”によってできている」という考えをヒントにしたからである。
  そして、このヒントと、3Steps原理の1つ、シンプル一様化原理を考え合わせ── なんらかの“根源的なスピノール”の自己組織化によって、「時空(質量を与えるヒッグス場)や、時空の基本構造(ヒッグス場ユニット)」のみならず、「重力子、光子などのボソンや、クォークやレプトン(電子…)などのフェルミオン」を含めた、あらゆる物理的な実体や、あらゆる物理的な現象が創発すると考えたからである。


 
つまり、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、次の仮説に基づくモデルである。

 仮説0.0 あらゆる物理的な実体や現象は、素スピノール(elementary spinors)の自己組織化によって創発してきている。


 個々の素スピノールは、物質未満の存在であり、時空(の基本構造)を作る材料であると同時に、ボソンやフェルミオンを作る材料でもある。


 ※素スピノールという、いわば究極の量子の自己組織化によって、あらゆる多様な実体や現象が創発することを説明しようとしているので、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)には、やはり、「要素還元主義」の本質と「複雑系の科学(自己組織化、創発)」の本質が共存していることになる。

 ※ペンローズが、“スピンネットワーク”の考えから“ツイスター理論”を発展させているのに対し──  こちらは、“スピンネットワーク”の考えから“EMOES”(Emergent Model of Elementary Spinors、素スピノールからの創発モデル)を発展させていることになる。


 素スピノール(elementary spinors)は、下に述べるような、少なくとも、ごくシンプルな、基本的な性質や規則を持つ。
 この単純な性質や規則の組み合わせによって、様々な実体や現象が創発することを、視覚的な図で明確に説明できるようになる。

1.個々の素スピノールは、1/2のスピンを持つ
2. 複数の素スピノールは、規則的にネットワークを作り(結びついて)、ときに共転回する。
3.素スピノールは、一辺がプランク長(1LP[m])の立方体の中心を占めるかのようにふるまう。


1. 個々の素スピノールは、1/2のスピンを持つ。

  1/2のスピンを持つので、電子や陽子と同様に、素スピノールは、フェルミオンの一種である。
  したがって、素スピノールは、パウリの排他律に従う。

  素スピノールには、右巻きの素スピノールと、左巻きの素スピノールの2種類ある。

素スピノール
左巻き
右巻き
L
R

※ピンクの曲がった矢印は、素スピノールがスピン(自転)する向きを表す。 青い矢印は、素スピノールが軌道運動(移動)する向きを示す。
 素スピノールが軌道運動(移動)する方向を基準にして、どちらに向きにスピンするかによって、右巻きか左巻きかのどちらかを決めることができる。

※左巻きか右巻きかの区別は重要なので──  覚えやすい区別の仕方として、「左手の人差し指を素スピノールの移動方向として、それを左側(外側)にひねろうとする方向にスピンするものが左巻き、右手の人差し指を素スピノールの移動方向として、その人差し指を右側(外側)にひねろうとする方向にスピンするものが“右巻き”である」というものを紹介しておく。

※“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)においては──  ブルーの矢印が示す向きは、いわゆる「“スピンの向き”(上向きか、下向きか)」を意味していない。
 したがって、素スピノールがひっくり返ったとしても(
“ひっくり返る”ことを“転回する”と呼ぶこととする)、例えば、右巻き素スピノールは、右巻き素スピノールのままであることを次のように表記できる。

素スピノールの転回
右巻き
右巻き
※転回しても、“右巻き”は“右巻き”のままである。

※個々の素スピノールは、質量を持たない。
 (2.で述べるように、質量(重力子の放出源として働き続ける能力)も、質量を与えるヒッグス場も、素スピノールのネットワークとして創発するものである)


2. 複数の素スピノールは、規則的にネットワークを作り(結びついて)、ときに“共転回する”。

 “共転回する”とは、「総スピンが一定のまま、ともに転回する」ということである。
  1つ1つの素スピノールは、規則的にネットークを作り(結びついて)“共転回する

※総スピンが1のまま、共転回している様子を示されている。


 この“共転回”は、“共転回原理”と呼べるほど、素スピノールの振る舞いを説明する上で、重要なしくみである。


 このしくみによって、質量や電荷、重力場や電磁場、各種のヒッグス場、クォークやレプトン… を含め、あらゆる実体や現象が創発することを説明できる。

 ※なお、この共転回のしくみによって、様々な“量子もつれ(エンタングルメント)”をも説明できる。(→結果1、結果4))


  一般に、フェルミオンは奇数個の素スピノールからなり、ボソンは偶数個の素スピノールからなる。

  すなわち、スピン1/2の電子やクォークは、奇数個の素スピノールからできており、スピン2の重力子(グラビトン)、スピン1の「光子、グルーオン、ウィークボソン」、スピン0の「ヒッグス場ユニット」は、偶数個の素スピノールからできている。

 いくつか例をあげて、ごく簡単に説明する。
 例えば、スピンの2の重力子や、スピン1の光子は、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)では、次のように表記される。

重力子(グラビトン)
光子
素スピノールのネットワーク
“素スピノールモデル”の表記
簡略表記
: :
・・
スピン
2
1
※これらが、波として、光速で移動していく。 →結果1

※重力子は、光子2個分が並走したものに相当している。 →結果1
 なお、重力子を構成する4つの素スピノールは、総スピンが2のまま、共転回する。

※なお、この表記は、弦理論において、重力子を「スピン2の閉じたループ」、光子を「スピン1の開いたループ」と説明していることと調和している。




  複数の素スピノールが、規則的にネットワークを作る(結びつく)例は、他にもある。

  例えば、時空の基本構造である。
 “最も基本的な時空の基本構造”は、原始ヒッグス場ユニット((PHU(=Primordial Higgs(field)Unit))である。それは、次のような“4面体”として表記される。

“原始ヒッグス場ユニット
(PHU(=Primordial Higgs(field)Unit)”

素スピノールのネットワーク
“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)
の表記
構成
“右巻き素スピノールのペアと
左巻きの素スピノールのペア”
からなる“4面体”
スピン
0
※このような配置によって、スピン0となる。

※この“原始ヒッグス場ユニット”の総和を、原子ヒッグス場と呼ぶ。
 この原始ヒッグス場の中で、個々の「重力子や光子」、あるいは、それらの総和であるところの「重力場(or重力波)や電磁場(or電磁波)」が創発する。(→結果1)

※右巻き素スピノールのペア、左巻き素スピノールのペアのそれぞれは、“連星”のように、互いにクルクルと回りあっている。 そのおかげで“場所を固定させる(移動させない)”という、原始ヒッグス場ユニット(PHU)にとって重要な性質を獲得すると考えられる。


 ※なお、原始ヒッグス場ユニット(PHU(=Primordial Higgs(field)Unit))の総和である原始ヒッグス場は、重力場や電磁場、四次元時空連続体、“質量を与えるヒッグス場”、“(非物質的な)新しいエーテル”を担う実体である。 すなわち、原始ヒッグス場は、「重力場や電磁場、四次元時空連続体、“質量を与えるヒッグス場”、“(非物質的な)新しいエーテル”」を統合する実体でもある。 (→結果1)


  他の例には、“物質”を構成する(スピンが半整数の)フェルミオンもある。
 “物質”を構成する(スピンが半整数の)フェルミオン── 例えば、プレオン∴、そして、クォーク&レプトンは、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)では、次のよう表記される。

プレオン∴
クォーク&レプトン
(アップクォーク、ダウンクォーク、
電子、反電子ニュートリノ…)
素スピノールのネットワーク
“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)
の表記
簡略表記

∴ ∴
スピン
1/2
1/2

※プレオン∴は、3つの素スピノールから創発する。
 プレオン∴の総スピンは、1/2となる。 3つの素スピノール(それぞれがスピン1/2)のうち、2つのスピンが打ち消し合うからである。

※このプレオン∴が、3つ結びつくことによって、クォークやレプトン(電子、ニュートリノ)が創発する。
 クォークやレプトン(電子、ニュートリノ)の総スピンも、1/2となる。 3つのプレオン∴(それぞれがスピン1/2)のうち、2つが打ち消し合うからである。

※なお、“3つ”になると、(三体問題から類推されるように)“決定論的なカオス”としてふるまうと考えられる。 この性質は、重力場や電場の創発の際にも役立つ。



3. 素スピノールは、一辺がプランク長(1LP[m])の立方体の中心を占めるかのようにふるまう。


 これは、素スピノールどうしの間の距離には、1プランク長(1LP[m])という、これ以上近付くことができない限界(最小の距離)がある、ということである。

 この性質は、各素スピノールが、完全に結びついたりはしないこと、すなわち、各量子(重力子、プレオン∴、原始ヒッグス場ユニット(PHU)…)が、“つぶれてしまわない”ことを意味する。

光子
重力子
プレオン∴

※この性質により、光子の共転回の最短距離は、
およそ1プランク長(≒10-33[cm])となる

※この性質により、つぶれてしまわない。

※重力子のサイズは、共転回の最短距離である
1プランク長(≒10-33[cm])に相当している

※この性質により、つぶれてしまわない。


原始ヒッグス場ユニット(PHU)の
“4面体”
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)

※この性質により、つぶれてしまわない。

※この性質により、つぶれてしまわない。


 この性質は、「ループ量子重力理論の結論」をヒントに導いた仮説にもとづく。 (→考察4) 
 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、ループ量子重力理論が導いた、次のような結論と調和している。

 「体積には絶対的な最小単位があり(1立方プランク長≒10-99cm3)」という飛び飛びの値しか取らない。

 「面積にも最小単位があり(1平方プランク長≒10-66cm2)」という飛び飛びの値しか取らない。

 「まず、スピンネットワークが実在し、それが、われわれの眼に連続的な空間があるように見える」

 「典型的には、1個のノードがおよそ1立方プランク長の体積に、1本の線がおよそ1平方プランク長の面積になる。ただし、スピンネットワークの大きさや複雑さを制限するものは原理的には何もない」

 (参考 『時空の原子を追うループ量子重力理論 L.スモーリン 別冊日経サイエンス149 or 186』)





 以上のような、少なくとも3つのシンプルな性質や規則をもとに、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、時空(ヒッグス場…)、光子や重力子、単純な“物質〈クォークやレプトン〉”のみならず──  標準モデルの3世代までのクォークやレプトン、量子ゆらぎ、電荷、色荷、グルーオン、ウィークボソン、電子場(電子の波動性)、クォーク場、アンペールの法則、ファラデーの法則… も含め、あらゆる物理的な実体や、あらゆる物理的な現象(観測結果)を説明していこうとする。

 これらの説明は、この“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)という「新たなパラダイムの候補」における、(クーンが述べたところの)“パズル解き”に相当するとも言える。




結果(Result)


 結果1〜6では、次のような各項目について、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によるアプローチの成果を説明していく。

1.光子&重力子、相対性理論(光速不変、E=mc2、時空の曲がり…)
 ニュートン力学(F=ma、F=GMm/r2、慣性…) 電磁力学(電磁波、クーロンの法則…)
 プランク単位、重力とクーロン力の量子化&統一について

2.素粒子物理学の標準模型、プレオンモデル、電子やクォークの内部構造、
 電荷&色荷、弱荷の起源、電磁気力(引力&斥力)、
 マクスウェル・アンペールの法則、ファラデーの法則ゲージ原理について
3.ヒッグス場&各種の場、3つの世代、エネルギーについて
4.量子論(量子力学、場の量子論、量子ゆらぎ、不確定性原理、波と粒子の二重性…)、重力子の特異性について
5.β崩壊、(10億+1)対10億の割合で物質が反物質を上まわったこと、陽子崩壊について
6.“4つの力の統一”(4つの力の創発の歴史)について



考察(Discussion)


 次の7つについて考察する。


結論(Conclusion)


 検証実験(考察6…)によって反証されなかった場合── “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)が示す“新しい手段(3Steps原理という“自然な世界観”、想像力、具体的な数学(具体的な数式、具体的な幾何)”について、次のような少なくとも3つの結論に至ることができる。


   1.“新しい手段”は、「何が自然か?」という判断基準を示すことで、抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何…)に裏切られないようにするという意味で、
     現代物理学の発展のために有効である。
  2.“新しい手段”は、『既存の物理学を包含しながら、それらの適用条件を明確にする理論』の構築を促しているという意味で、現代物理学の発展のために有効である。
  3.“新しい手段”は、自然(nature)と調和する限り、科学の多様性を尊重するべきであることを支持しているという意味で、現代物理学の発展のために有効である。

1.“新しい手段”は、「何が自然か?」という判断基準を示すことで、抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何…)に裏切られないようにするという意味で、現代物理学の発展のために有効である。

 “新しい手段”は、抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何…)についての、「自然(nature)と調和した解釈」を得ることを助けるものである。
 そして、抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何…)についての、「自然(nature)から乖離した解釈」によるロックインを解消しうる。

  例えば、『E=mc2』という抽象的な数式から導く「あらゆるエネルギーは、質量を持つ(エネルギーと質量は完全に等価なのだ)」という自然(nature)から乖離した解釈。
  例えば、『ΔX ・ΔP ≧  h/4π(ΔE・Δt ≧  h/4π)』という抽象的な数式から導く「ミクロの自然(nature)は、ランダムにふるまう」「不確定性原理(不確定性関係)が量子ゆらぎを生じる」という自然(nature)から乖離した解釈。
  例えば、『ネーターの定理』の抽象的な数学から導く(時空は連続なのだから)「すべてのエネルギーは保存する」という自然(nature)から乖離した解釈。
  例えば、『特集相対性理論』の抽象的な数学から導く「あらゆるエーテルは実在しない」という自然(nature)から乖離した解釈。
  例えば、『一般相対性理論』の抽象的な数学から導く「重力波がエネルギーを持ち去る」という自然(nature)から乖離した解釈。
   …
 そういった、抽象的な数学についての「自然から乖離した解釈」によって生じてしまった、「現代物理学の危機──“根本的な矛盾、行き詰まり、困難、迷走…”」の解消を助ける。
 抽象的な数学は、慎重に解釈しなければ、容易に、科学者を裏切りうるのだ。
 「何が自然か?」「何が自然と調和しいるのか?」を教えくれる3Steps原理という“自然な世界観”にもとづく、数式の解釈である「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”、単純な幾何構造の働きの総和…)」の探求を重視しない限り、その裏切りに気づくことができないのだ。

 この“新しい手段”は、「抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何)による計算結果と観測数値との一致すること」という、これまでの科学を支えてきた必要条件のほかに──  「3Steps原理という“自然な世界観”と調和していること」という新たな必要条件を提示する。


 「抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何)」を重視する伝統は、そもそも、マクスウェルやアインシュタインらによって、幾何的な実体が不明なために、やむをえず重視される(頼られる)ようになった結果、生み出されたものに過ぎなかった。 そして、ハイゼンベルクらによって、この伝統は、さらに強化された。
 この“新しい手段”は、この伝統のもとに生じうる“裏切り”(自然(nature)からの乖離)の予防を可能にするのである。

2.“新しい手段”は、『既存の物理学を包含しながら、それらの適用条件を明確にする理論』の構築を促しているという意味で、現代物理学の発展のために有効である。

 
“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)が示す“新しい手段(3Steps原理という“自然な世界観”、具体的な数学(具体的な数式、具体的な幾何)は、(「抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何)」にもとづく)既存の物理学、すなわち、一般相対性理論や量子物理学(不確定性原理(不確定性関係)…)… そのものを否定するものではない。

 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)が示しているように、“新しい手段”3Steps原理という“自然な世界観”、具体的な数学(具体的な数式、具体的な幾何)は、『既存の物理学を包含しながら、それらの適用条件を明確にする理論』の構築を促しているのである。

 ※“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)が『既存の物理学を包含しながら、それらの適用条件を明確にする理論』であることは、アインシュタインの相対性理論が、ニュートン力学を否定したものではなく、ニュートン力学を包含したものであったこと、そして、ニュートン力学の適用条件を明確にしたものであったことと同様である。


 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)が示しているように、“新しい手段”の成果は、驚くほどのものであった。

 すなわち、この“新しい手段”は、“非常に抽象化が進み、視覚的な(幾何的な、直観的な)理解が難しいと思われてきた現代物理学”を、視覚的に(幾何的に、直観的に)、シンプルに理解することを可能にし── 一般相対性理論、量子物理学(量子力学、場の量子論…)、ニュートン力学、電磁気学、素粒子理論〈標準モデル〉、プレオンモデル、弦理論、ループ量子重力理論、宇宙論…  を包含して適用条件を明確にする理論の構築を促したのみならず、これらを「より深いレベルの階層」から統一的に説明することを可能にするものであった。

 ※しかも、この“新しい手段”は、
物理学の各分野のみならず、化学やライフサイエンス(生態系、社会、人生、人体(細胞の社会)、細胞、生化学、分子生物学…)をも包含し、これらを統一的に説明できる、一般万物理論の完成を助ける可能性を持つものでもある。

 3.“新しい手段”は、自然(nature)と調和する限り、科学の多様性を尊重するべきであることを支持しているという意味で、現代物理学の発展のために有効である。


 “新しい手段”は、 「二者択一、排他性、唯一性 …」よりも、「自然(nature)と調和する限り、科学の多様性を尊重するべきであること」を支持している。

   例えば、“新しい手段”は、要素還元主義も、複雑系の科学(自己組織化、創発)も、両方を尊重するべきであることを支持している。
   例えば、“新しい手段”は、「観測結果」や「抽象的な数学」も、「想像力」や「具体的な数学」も、両方を尊重するべきであることを支持している。
   例えば、“新しい手段”は、「近似理論」も、「より詳細な理論」も、両方を尊重するべきであることを支持している。
   例えば、“新しい手段”は、弦理論も、ループ量子重力理論も、両方を尊重するべきであることを支持している。
   例えば、“新しい手段”は、物理学も、ライフサイエンスも、両方を尊重するべきであることを支持している。
   例えば、“新しい手段”は、実証主義も、実在論も、両方を尊重するべきであることを支持している。
   例えば、“新しい手段”は、確率解釈も、軌道解釈も、両方を尊重するべきであることを支持している。
   例えば、“新しい手段”は、「古い科学哲学(論理実証主義…)も、「新科学哲学」(『科学革命の構造』…)も、両方を尊重するべきであることを支持している。
   …

 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の驚くほどの成果が示しているように、“新しい手段”は── 「既存の物理理論を、やみくもに否定したり排除したりすること」ではなく、「自然(nature)と調和している限り、既存の物理理論の多様性を尊重すること」を支持している。

 すなわち、“新しい手段”は、 「二者択一、排他性 、唯一性…」ではなく、「自然(nature)と調和する科学の多様性の尊重」を支持しているのである。

 やはり、科学(理論、科学スタイル…)は、それが自然(nature)と調和している限り、その多様性が尊重されなければならない。
 すなわち、たとえ、部分的に、自然(nature)と明らかに乖離している理論であっても──  もし、部分的に自然(nature)と調和しているところがあれば、その部分については、おおいに尊重されるべきである。
 なぜなら、それだけ、真実にたどり着くためのヒントが多くなるからである。


 「排他性でもなく、二者択一でもなく、“唯一さの主張”でもなく…」、 自然(nature)と調和する科学をすべて尊重し、それらの調和や統合をめざす、共進化の方向性が科学の発展にとって、より実りが多くなるだろう。 そして、自然(nature)と調和した物理学の多様性を尊重することが、誰もが望んでいるであろう“より自然(nature)と調和した真実”に近づくために、とても有効かつ重要となるであろう。
 すなわち、『自然(nature)は1つ、理論は多様でありうる』ことを受け入れ、尊重していくという姿勢こそが、結果的に、より正確&厳密な科学への進化、そして、科学の発展や存続を支えていくであろう。 逆に、「自然(nature)を説明できる理論は、1つしかないはずだ」という姿勢にとらわれるとき(例えば、ある理論が「これが唯一の理論だ」ということを主張し始め、排他的(独善的)になっているとき)──  そこにあるのは、科学の存続の危機にちがいない。

 そして、「自然(nature)と調和した多様な物理学」の間に、架け橋をつくるために、まさに、(既存の物理学を包含する理論の構築を促している)“新しい手段”が役立つであろう。


※自然(nature)と調和している限り、科学の多様性は、尊重されるべきであるということは、
  『“For Life”と調和している限り、人生の多様性(&人間社会の多様性)は、尊重されなければならないということ、
   “For Life” と調和しているところの人生の多様性(&人間社会の多様性)が、人類の存続を支えていくこと』
 を想起させてくれ、科学がその一例であることを思い出させてくれる。

 科学の世界も、きわめて人間的な、人生の営みそのものであり、人間社会や生態系の一部そのものでもあることを思い出すとき、
科学の多様性も、“For Life”と調和している限り、尊重されるべきであることが理解できるのである。

 さらに自然な世界観が3Steps原理以外にもありうることを思い出せば、科学の多様性が尊重されるべき条件には、少なくとも、次の3つあることが理解できるのである。

科学の必要条件
『自然(nature)と調和していること』

『観測値と計算数値が
一致していること』

自然な世界観(3Steps原理…)
と調和していること』
『“For Life”と
調和していること』



※なお、この論文で提案している新たな手段は、『新旧のパラダイムの急減な転換(科学革命)』を促しているものではなく、(自然(nature)調和している部分を持つ)既存のパラダイムの統合による、「パラダイムの進化」、すなわち、「科学の進歩」を促しているものなのである。
 そのことは、この新たな手段は、科学哲学の「パラダイムの進化」── 「古い科学哲学」(論理実証主義…)と「新科学哲学」(『科学哲学の構造』…)の統合をも促していることを意味している。



 もし、この検証実験(考察6…)によって反証された場合──
  当然、「上記の結論の一部を含めて、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)や3Steps原理という“自然な世界観”は、根本的な見直しを迫られることになる」と言わざるをえない。

 やはり、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)や3Steps原理という“自然な世界観”が机上の空論であるかどうかを判定できる検証実験が存在するということは、(ときに間違いを認めなければならないという意味で)とても厳しいことである。
 しかし、それは同時に、(ときに不健康なロックインを解消(予防)できるという意味で)とても貴重で、ありがたいことであるとも言える。

 この検証実験の結果は、『“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)や3Steps原理という“自然な世界観”の根本」が反証されるかどうか(これらによって、現代物理学の危機──“根本的な矛盾、行き詰まり、困難、迷走…”を解消できるかどうか)のみならず、『エネルギー問題や気候変動問題を解消するための重要なヒントを得られるかどうか』をも決めうる。
 したがって、この検証実験(考察6…)の結果は人類にとって大きな分岐点であると言っても過言ではないのである。



 一方、この研究論文には、この検証実験(考察6…)の結果によって左右されない、ゆるぎない結論があることに気づかれる。
 それは、科学の必要条件である『自然(nature)と調和していること』には、少なくとも、次の3つがあるという結論である、

1.“新しい手段”は、「何が自然か?」という判断基準を示すことで、抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何…)に裏切られないようにするという意味で、現代物理学の発展のために有効である。

2.“新しい手段”は、『既存の物理学を包含しながら、それらの適用条件を明確にする理論』の構築を促しているという意味で、現代物理学の発展のために有効である。
3.“新しい手段”は、自然(nature)と調和する限り、科学の多様性を尊重するべきであることを支持しているという意味で、現代物理学の発展のために有効である。
科学の必要条件
『自然(nature)と調和していること』

『観測値と計算数値が一致していること』

自然な世界観と調和していること』
『“For Life”と調和していること』







付録(Appendix)

 『EMOES宇宙論』、および、下の3つの項目、『一般3Steps理論』の下記の項目(1〜5)については付録とした。




参考文献(Reference)


木岬さんぽ

 

                     



 タイトル Title〈Top〉
 要約 Abstract(Summary)
 イントロ Introduction
 材料&手段(Material&Method)
  1.既存の物理学(数式、観測結果)
  
2.紙と鉛筆
  
3.想像力
 
 4.論理の一貫性(無矛盾性)
  5.3Steps原理という“自然な世界観”
  6.“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)
 結果 Result
 考察 Discussion
 結論 Conclusion
 
付録 Appendix
1.光子&重力子、相対性理論(光速不変、E=mc2、時空の曲がり…)
 ニュートン力学(F=ma、F=GMm/r2、慣性…)
 電磁力学(電磁波、クーロンの法則…)
 プランク単位、重力とクーロン力の量子化&統一について

2.素粒子物理学の標準模型、プレオンモデル、電子やクォークの内部構造、
 電荷&色荷、弱荷の起源、電磁気力(引力&斥力)、
 マクスウェル・アンペールの法則、ファラデーの法則ゲージ原理について
3.ヒッグス場&各種の場、3つの世代、エネルギーについて

4.量子論(量子力学、場の量子論、量子ゆらぎ、不確定性原理、波と粒子の二重性…)
5.β崩壊、(10億+1)対10億の割合で物質が反物質を上まわったこと、
 陽子崩壊について
6.“4つの力の統一”(4つの力の創発の歴史)について


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