階層性問題 (かいそうせいもんだい、英: hierarchy problem) は物理学、特に素粒子物理学や高エネルギー物理学の分野が抱える未解決問題の一つである。この問題は、場の量子論および繰り込みという手法の適用によって生じる。
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階層性問題を考えるにはミクロのローレンツ不変性を含んだゲージ変換の拡張と言う新たな概念が必要になる。
これは、マクロの殊相対性理論に於ける対等・等価が概念が、偏向的である事を含んでおり、ミクロとマクロのローレンツ不変性を明確に区別する。
この概念はとても面白い。世界中の物理学者が頭を抱えて悩んでいる階層性問題が簡単なマクロの偏向的ローレンツ性によって誰にでも分かる単純な論理として説明できるようになるのだ。
ミクロの殊相対性理論に於ける対等・等価の概念とは如何なるものなのか？
先ず、この事を考える前に、混乱の状況を再び整理してみよう。双子のパラドックスでは、互いに遠ざかる (又は近づく) 二つの慣性系の固有時間のズレはキャンセルされなければ辻褄が合わない。これは、当然であり、加速度運動を持ち出して計算するような問題ではあり得ないのだ。
素粒子の相互作用の実験では、標的の粒子と弾丸粒子の固有時間は確実にズレておりキャンセルされてはいない。現実として、寿命の短いハドロンも相対論的な効果によって崩壊時間は大幅に伸びるのである。
ミクロとマクロの殊相対性理論に於ける対等・等価の概念の違いは明らかであるにも関わらず、この概念を拡張し続ける意味は何であろうか？
これは、アインシュタイン信仰と言えるだろう。この信仰に多くの研究者が洗脳されているのではあるまいか？
ミクロの殊相対性理論に於ける対等・等価の概念に話を戻そう。この分野で最も成功しているのが量子電磁力学（英語: Quantum electrodynamics, QED）である。これは、電子を始めとする荷電粒子間の電磁相互作用を量子論的に記述する場の量子論である。
量子電磁力学では、荷電粒子間に働く電磁相互作用を光子という粒子の受け渡しによるものと考える。荷電粒子と光子は量子的な場（場の演算子）として扱われる。電子の場は4成分のディラック場、光子の場はベクトル場である。
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量子電磁力学では、殊相対性理論に於ける対等・等価の概念が矛盾なく取り込めるだけの許容範囲を持ち合せていることでパラドックスを回避している。マクロの領域では、双子のパラドックスに於ける兄弟は未来方向の時間を共有しており、共に固有時間が対等・等価であれば、片方だけの時間の遅れは許されない。
量子電磁力学は、仮想光子の受け渡しで説明できるのだが、この仮想光子は、電子と陽電子に置き換えることができる。すると、電子の固有時間は未来方向であるのに対して、陽電子は過去方向の固有時間を有していることが分かる。
何の事はない！
未来に進む電子の固有時間が遅れていても、過去方向に進む陽電子の固有時間も、又、遅れているのである。即ち、量子電磁力学は、未来と過去が対称性を持つことで、殊相対性理論に於ける対等・等価の概念が矛盾なく取り込めるだけの許容範囲を持ち合せており、パラドックスを回避しているのだ。
これは、更なる対称性の窓口になっている。階層性問題は物理学の未解決問題の一つであるが、やはり、これも、何の事はない！ のである。ただし、これは、一般常識では説明できない。この問題を解決するには、完全非常識な 超弦理論 ハイパー リバーサル宇宙が必用になる。
概要
階層性問題は物理学の未解決問題の一つである。例えばLHCの陽子衝突実験で観測されたヒッグス粒子の質量は標準模型で約125GeVであった。しかしプランクスケールではヒッグス粒子の質量は約10^19 GeVと予想され、大統一スケールでは約10^16 GeVと予想され、超対称性スケールでは約10^3 GeVと予想されている。これらの予想は実際に観測されたヒッグス粒子の質量と一致しないことになる。それぞれの物理理論におけるヒッグス粒子の質量が125GeV程度に揃うためには、差を打ち消すために人工的に補正項を導入するなど、極端なファインチューニングが必要となってしまう。しかし自然界のヒッグス粒子の質量に対して人工的に補正項を導入することは矛盾であり不自然であるため、これを階層性問題という。人工的な調節を行わずに、ヒッグス粒子の質量が自然に小さい値になるような新しい物理を見つけることが、階層性問題の解決策となる。
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