超弦理論 外部空間の構造

　電磁気力と重力を統一する理論のことを万物の理論という。この理論が完成すれば、素粒子のあらゆる性質が説明できる。更には、宇宙の構造と未知のエネルギーである暗黒エネルギーや未知の物質である暗黒物質等が理解できる万能の物理理論として紹介されている。

　しかし、それは諦めざるを得ない。それは、超弦理論が万能である事からの期待であったが、万能であれば全ての事が一つの理論で理解できるとは限らないのだ。近年は標準モデルが素粒子の性質を証明しており、一般相対性理論が外宇宙の性質を決めている。

　例えば水の振る舞いを標準モデルや一般相対性理論で説明できるであろうか？やはり、それは止めた方がよいと思う。同様に、標準モデルや一般相対性理論で説明出来る事を超弦理論で説明する必要もなければ、それを置き換えする事もできない。

　超弦理論は、標準モデルや一般相対性理論では説明できない未知の出来事を証明できればよい筈です。ですから、出来る事と出来ない事を明確にしておくことは重要であそのると考える。

　外部空間は重力空間として、星や銀河の運動を重力で説明する。外部空間の大きさは重力定数で定められると考えるのが妥当であるが、近年の遠方銀河の観測により大きな食い違いが生じています。実は、近辺銀河の観測結果と遠方銀河の観測結果に大きな食い違いが起きているのです。

　この食い違いは、遠方を見るに従って大きくなるため、仕方なく、本来の宇宙論を修正しなければならなかった。その修正が暗黒エネルギーであり、暗黒エネルギーが宇宙を加速膨張させていると考えるようになってきました。

　実は、基本物理定数を不変に保ち、ディラックの宇宙を採用すれば、宇宙の構造が定まり、暗黒エネルギーも消し去ることができる。これはローレンツ対称性を満たした完全宇宙構造により全ての宇宙基本構造(内部空間も含む)が同率で膨張する事で説明される。

　ただ、前の記事を読み返せば、ローレンツ対称性を満たした完全宇宙構造には最大の欠陥があるために受け入れられる事はありません。

　　　　　ローレンツ対称性は破れているのです。

　ローレンツ対称性の破れにより、時間は未来方向に進むことが出来るのに対して過去方向には大きな制限が働いている。即ち、この対称性の破れを克服しなければ暗黒エネルギーを消し去る事はできない。

　　　　　では、具体的に如何なっていればよいのか？

　任意に選ばれた光のベクトル粒子が、二つの時間的ベクトル粒子を生成する事はできない。高エネルギーの光といえども、電子と陽電子に分解生成できないことをローレンツ対称性の破れは証明しており、強引に採用すればタキオン粒子を発生させ理論は崩壊する。

　実は、このタキオン粒子を上手く料理すればローレンツ対称性は回復する。ホログラフィック弦に取り込まれた電子を思い出せば、タキオン粒子が負のエネルギー粒子になってホログラフィック弦に取り込まれていることが分かる。即ち、ホログラフィック弦のエネルギーが電子の負のエネルギーを打ち消してくれるのだ。更には、ホログラフィック弦の幾何構造励起状態はマイナスのエネルギーを持った陽子すらも取り込む事ができる。

　タキオン粒子は負の質量を持った陽子や電子に置き換わっている。

超弦理論とローレンツ対称性

　ディラックの宇宙では距離(空間)と時間は対等であり、たとえ重力定数や微細構造定数といえども時間と密接に結びついており、定数ではいられない事が推測されている。この推測はローレンツ対称性を満たすために提唱された宇宙定数仮説です。この未解決な仮説は、今でも実験的な検証が行われており、未解決な場合にはローレンツ対称性の破れをきたす。

　これは、任意に選ばれた光のベクトル粒子が、二つの時間的ベクトル粒子を生成する事が出来ない事を意味する。言い換えれば、高エネルギーの光といえども、電子と陽電子に分解生成できないことをローレンツ対称性から導いている。

　電子と陽電子は対消滅して二つの光子を発する事が出来ますが、高エネルギー光子が分解して電子と陽電子を生成することはローレンツ対称性を破るために禁止されており、一方通行になっています。これは時間が過去から未来に流れていることと関係しています。未来方向はありますが、過去方向には制限があるのです。

　時間と空間を対等に扱うためにはローレンツ対称性を満たす必要があります。高エネルギー光子が分解しないのは、光が光速度で運動しているからに外有りません。即ち、光的ベクトルを保存する為には超光速(光よりも早い)で運動する電子や陽電子の発生が不可欠でありタキオン粒子の生成が対称性を破る要因となる。

　この問題は、閉じた弦理論にも表れ、26次元の自由度が現れます。10次元から、今度は26次元を考えなければならないのです。

　

超弦理論 内部空間の構造

　👆図は内部空間の構造を簡単に表している。


　👆図は少し拡大しています。

　①－1⃣で量子化された質量はホログラフィック弦を収縮させている。この収縮は整数倍されていて①80、①90、①100、①110、①120、となり、励起することでハドロンのレジェ軌跡は説明される。ちなみに①/1⃣はワインバーグ角である。


　ヒッグス粒子はカビボ角による混合により質量が補正されているが、補正は1.027倍なので、概ね微細構造定数で表されていることが分かる。陽子が電子に比べて重い理由は、ヒッグス粒子の働きではあるまいか？　本来の電子と陽子は同じ質量である筈が、内部空間の機構が作用して質量が増大しているのかも知れません。

　👆図による考察は、ヒッグス粒子と陽子と電子の無次元量を表している。そして、その無次元量は微細構造定数と電弱混合のワインバーグ角と、クォーク混合のカビボ角だけで示すことができる。

　残りはニュートリノの無次元量ですが、この無次元量に関しては、ウィークボソンとの間に余剰次元の存在を確認できる。

超弦理論に於ける宇宙の10次元構造

　超弦理論による宇宙は10次元構造になる。宇宙の基本構造は原子の世界である内部空間と、その外側の外部空間に別れている。通常、宇宙の構造と言えば外部空間を考えるのが普通ですが、超弦理論を使う場合には内部空間が重要になる。

　先ず、基本的な宇宙の構造を重力の立場で考える。すると、内部空間は10の20乗のレベルとなり、外部空間は10の40乗のレベルになります。これは、大まかにいえば重力定数の無次元化によって算出されるもので、内部空間はブランク粒子とホログラフィック弦の比率、外部空間はホログラフィック弦と宇宙半径の比率になる。

　ブランク粒子とは時空の揺らぎによって生成される最も小さなブラックホールであり、宇宙半径は宇宙の全エネルギーを集めた最も大きなブラックホールに相当する。

　これは、低次元(3次元空間と時間)に於ける重力定数による宇宙構造ですが、超弦理論では9次元空間の構造が必用になる。更には、重力と電磁気力も統合される必要があり、かなり複雑な構造が予想できる。

　重力定数は、内部空間の10の20乗のレベルを2乗した10の40乗のレベルが無次元量になる。そとて、この10の40乗のレベルが宇宙空間(三次元空間と時間)である。

　前の記事を読み返してみれば、レプトンは3つの空間の重なり合った(9次元空間と時間)で振動する弦であるのだから、何かしらの空間が内部空間には隠れている筈なのだ。この隠された空間の存在を暴きたい。

　まず考えられる事として、低次元の最も小さなブラックホール(ブランク粒子)に相当するものが余剰コンパクト空間にも存在しているのではないだろうか？

　　　実は、近年、このコンパクトブラックホールは見つかっているのです。

　ただし、余剰次元のブラックホールは、ずいぶんその性質が異なっていますから、それがそのブラックホールだと気が付かないだけなのです。実は、その余剰次元ブラックホールの正体とは神の粒子と呼ばれたヒッグス粒子です。ヒッグス粒子の特異性は質量の起源を説明する理論から生まれた粒子であると共に、重力と電磁気力の統合に付与する性質を持っている。

　ヒッグス粒子は余剰次元に出現した最小のブラックホールであり、余剰次元に新たな重力構造を生み出している。すると、面白いことが分かって来ます。ヒッグス粒子が生み出すホログラフィックが正しくワインバーグ角に一致するのだ。このことで、ホログラフィック弦はワインバーグ角の量子化された収縮を受けており、ハドロンのレジェ軌跡は神のパズルにこの影響を加味することになる。

　ヒッグス粒子が齎す重力と電磁気力の統合は、過剰余剰次元のものであった。であるから、我々が知っている低次元の重力と電磁気力の統合とは異なる。

超弦理論に於ける9方向振動

　昨今の超弦理論の研究から、フェルミオンは点粒子ではなく十次元空間を振動する弦である事が分かって来ました。超弦理論を信じるのであれば、フェルミオンに表れる特性は標準理論では説明できない特殊な状態を示唆しています。そして、それが、超弦理論に於ける9方向振動です。



　陽子は三つクォークで構成された複合粒子ですが、あくまでもそれは、低次元に於ける解釈であり、標準モデルによる結論です。しかし、陽子が十次元空間を振動する弦であるとすけば結論は覆る事になります。

　👆図のように、フェルミオンには全て三つの構成要素があり、混合状態に違いはありますが、似たような状態であると考えることもできます。一番イメージしやすいのはニュートリノです。ニュートリノは核反応で発生してから長い距離を移動する間に別種のニュートリノに変化したり再び元に戻ったりを繰り返すことが分かっており、これはニュートリノ振動と呼ばれています。　
　ニュートリノが超弦であり10次元空間を振動しているとしてニュートリノ振動をイメージすれば、ニュートリノ混合の低次元振動が観測できる範囲(3次元の低次元空間)にだけ現れていることが示唆できると思います。
　ニュートリノが分身の術を使って3つの種類に別れている様に見せかけている訳ではありません。ニュートリノの分身は幻ではなくて実体を伴っているのです。ニュートリノは単体ですが、ニュートリノ弦の振動が3つの空間によるものなので3種類のニュートリノが存在している様に見えているのです。
　3つの空間が重なり合っていれば、それぞれの空間に独自の幻を作り上げることができまが、その幻は実体を伴っています。研究者が観測できるのは10次元空間ではなく低次元空間だけなので、3つの重なり合った空間を全て記録することはできません。すると、あたかもニュートリノが姿を変えながら振動しているかのように見えるのです。

　超弦理論が成り立つためには、空間は3種類必要になります。それぞれは3次元空間なので合わせれば9次元空間が重なり合っている状態ですが、その重なり合った空間にフェルミオンは取り込まれている。すると、フェルミオンは9方向の振動が可能になり、観測可能な3方向だけが姿を見せている。

　陽子も同様に9方向に振動する弦であると考えれば、3種類の幻を内在させる混合粒子となり、その幻は標準モデルのクォークを彷彿させる。ただし、その幻は実体を伴っており、隠された余剰6次元空間に隠さりている。それが超弦理論で説明される陽子の姿です。ちなみに、10次元の残りの1次元は時間軸になる。

　電子の場合も同様に、それぞれは同じ電子ですが現れる空間の違いによって姿を変えている。それはレプトン混合の有り無しに関わらず実現している。電子は3種類のどの空間に存在するのかによって姿を変えている。すると、電子、ミューオン、タウオンは全て同じ粒子となり定義される。

　重なり合う3種類の空間は超弦理論からの要請であり、多次元構造の解明には超弦理論が必用です。