8.2 ビッグバン宇宙論：単一起源を言い換え、その妥当性を検証する

目次 ／ 第8章 エネルギー糸理論が挑むパラダイム

導入と目的：
本章では三つの目標を掲げます。第一に、「高温ビッグバン年表」が長らく主流だった理由を明確にします。すなわち、赤方偏移、宇宙マイクロ波背景（CMB）、軽元素、構造形成を一つながりの物語として説明できたからです。第二に、精密・多探査の時代において、その物語を支えてきた四つの「理論的柱」がどこでつまずき始めているのかを具体化します。第三に、統一的な言い換えを提示します。すなわち、統計的テンソル重力（STG）（§1.11）とテンソル背景ノイズ（TBN）（§1.12）という二つの背景層が、一般化不安定粒子（GUP）（§1.10）から継続供給を受けるという全体像です。単一の媒体—テンソル機構で同じ観測群を説明できれば、「一度きりの大爆発」だけが唯一・必然の起源だとは言えなくなります。

（以下では「統計的テンソル重力」「テンソル背景ノイズ」「不安定粒子」は初出以降、和名のみを用います。）

I. 主流像の要点

主張の骨子：

• 宇宙は高温高密で始まり、「膨張」しながら冷えてきた。
• 誕生後まもなく、ヘリウムや重水素、微量のリチウムが合成された。
• プラズマと光子が脱結合したのち 2.7 K の CMB が残り、その微細構造が初期ゆらぎを記録している。
• 微小ゆらぎは重力で増幅され、宇宙のウェブと銀河が成長した。

この物語が支持された背景：

• 赤方偏移 → CMB → 軽元素 → 構造形成が一つの年表で滑らかに整列する。
• パラメータが少なく、絵柄が明快で、「一度の大爆発」という直観的イメージに乗せやすい。
• 四つの柱（赤方偏移、CMB、軽元素、巨大構造）が相互に補強してきた。

II. 四つの柱：主流 → 行き詰まり → EFT の言い換え

A. 赤方偏移（ハッブル–ルメートル関係）

1. 主流の読み：
   距離が遠いほど赤方偏移が大きい。それを時空の一様な伸長として解釈する。
2. 行き詰まり：

• 近場と遠方の緊張：距離はしご／標準光源と CMB から導く膨張率が系統的にずれる。
• 方位・環境の指紋：高精度残差に方位依存や環境依存が現れ、単なる系統誤差と断じにくい。
• 経路項の総勘定：光が団塊・ボイド・フィラメントを越える影響を、単一の会計で整合させにくい。

3. EFT の機構：

• 二つの無色寄与を同一勘定で扱う。
  (a) 張力ポテンシャル赤方偏移（TPR）：源と受信側が異なるテンソル基準にあり、時計基準差が無色の周波数シフトを生む。
  (b) 経路進化赤方偏移（PER）：伝播中にテンソル地形が進化し、入り口と出口の非対称性が無色の純シフトを積み増す。
• 近・遠の緊張を緩和：差は異なる張力史や経路集合のサンプリング差として説明でき、無理な「平坦化」は不要。
• 残差を地図化：小さな方位・環境依存はノイズではなく、テンソル等高線の画素である。

4. 検証点：

• 無色性：同一路線で周波数帯がそろって偏移する。顕著な色依存が出れば否定材料。
• 方位の整合：超新星残差、BAO 微差、弱レンズ収束の優先方向が共通化。
• 環境トラッキング：濃密なノード／フィラメントを貫く視線の残差が、ボイド方向より統計的に大きい。

B. 宇宙マイクロ波背景

1. 主流の読み：
   「高温ビッグバン → プラズマ冷却 → 脱結合」の熱残光。多極スペクトルと E/B 偏光は「初期ゆらぎ＋後期の軽い加工」を記録する。
2. 行き詰まり：

• 大角スケールの不整合：低 ℓ の整列、半球非対称、コールドスポットは偶然だけでは片づけにくい。
• レンズ強度の嗜好：観測はしばしば、最小モデルより強いレンズ効果を好む。
• 原初重力波の不在：最簡単な初期像が期待するシグナルが見えにくい。

3. EFT の機構：

• 底色はノイズから：強結合期に、テンソル背景ノイズ（不安定粒子の解体で返る広帯域の擾乱）が急速に熱化し、ほぼ完全な黒体として 2.7 K を定める。
• ビートは「皮」に刻まれる：圧縮とリバウンドが「音響ビート」を刻み、脱結合でピーク—トラフと E モードの骨格を「撮影」する。
• レンズと「霜」：統計的テンソル重力が E→B の変換と小スケールの丸めを与え、微弱なテンソルノイズが縁をわずかに柔らげる。
• インフレーションの代位：高張力・緩降期には実効的な伝播上限が高く、ネットワークのブロック再描画と相まって大角の温度差をすばやく均し、遠距離の同位相を確立する。外付けの「幾何の超引き伸ばし」は要らない。
• 大角の余紋の居場所：半球非対称や低 ℓ 整列、コールドスポットは、超大域のテンソルテクスチャと PER の合同指紋として理解できる。

4. 検証点：

• E/B–κ の結合：小スケールで B–収束相関が強まる。弱レンズ統計と同時にマップ化。
• 経路由来の無色印：CMB に連動する広域温度のシフトが周波数に依らず同位相で動く。
• レンズ強度の一体化：同一のテンソルポテンシャル地図で CMB レンズと銀河弱レンズを同時にフィットし、両者の残差を揃えて縮める。

C. 軽元素（重水素・ヘリウム・リチウム）

1. 主流の読み：
   「原始核合成」が数分で D/He/Li を決める。D/He は整合、Li は高め。
2. 行き詰まり：

• リチウムの痛点：D/He を乱さず Li を下げるのは難しい。星気圏での消耗、反応率の再評価、外来注入などは代償が大きい。

3. EFT の機構：

• 張力が窓を定める（高張力の緩降）：なだらかな張力低下が「炉の入切」を決め、「D のボトルネック → Be/Li 生成」の時期をわずかにずらす（熱史の背骨は維持）。
• 二つ維持・一つ調整：D/He を保ちつつ、窓縁のタイミングと流束の小調整で Li を素直に下げる。
• 微弱な「追い打ち」は許容範囲で：ごく弱く短時間の、中性子／ソフト光子の選択的注入（不安定粒子の統計的余韻）を、CMB の µ-歪みと D/He 許容差で縛れば、Be/Li をさらに下げても全体の整合は壊れない。

4. 検証点：

• プラトーの弱い方位性：極低金属星団で Li プラトーの微小な系統偏差がテンソル地図と弱く相関。
• 連鎖の首尾一貫：張力窓がもたらす CMB 微パラメータやバリオン音速の変化方向が、Li 修正の方向と一致。

D. 大規模構造（宇宙網と銀河成長）

1. 主流の読み：
   初期の細模様が「暗黒の足場」で育ち、バリオンが落ち込んでフィラメント—壁—結節—ボイドができる。
2. 行き詰まり：

• 小スケール危機：サブハロー数、中心密度の形、超高密矮小銀河などは重いフィードバックの継ぎ接ぎを要する。
• 早すぎ・太りすぎ：高 z に過成熟・高密の天体が現れる。
• 力学が「整いすぎ」：回転曲線が、可視質量と追加牽引の間に異様に緊密な関係を示す。

3. EFT の機構：

• 統計的テンソル重力が追加牽引を供給：エネルギー海の統計的テンソル応答が余分な引力を与え、未検出粒子の大群を要しない。小スケールではポテンシャルを軟化し中心を核化、cusp–core や too big to fail を緩める。
• 早期効率流（高張力の緩降）：実効伝播上限が高い早期には輸送と合体が速い。追加牽引と相乗して、極端なフィードバックなしでも早期高密化が起こる。
• 高 k 力は刈り込み、サブハローは壊れやすい：テンソルのコヒーレンス尺度が高 k のゆらぎを抑え、低質量の種を先天的に減らす。核化後は束縛が浅く、潮汐で脆くなるため明るい衛星が少なくなる。
• 「整然」は構造的帰結：統一テンソル核が可視分布を追加牽引に写像し、外縁ディスクの平坦化、放射加速度関係、バリオン的タリー–フィッシャーの緊密さを同一外場の写像で説明する。

4. 検証点：

• 一核多用：同一テンソル核で回転曲線と弱レンズ収束を同時にフィットし、残差は環境とともに系統変化。
• 残差の共向：速度場とレンズ図の残差が空間的に同方向を向く。
• 早期高密率：高 z での高密銀河の出現頻度が、高張力緩降の振幅・持続時間と定量一致。

III. 統一的リライト（四つの石を一枚の土台へ）

• 起源は「一点爆発」ではなく、グローバルな「解錠」に続く高張力の緩やかな減衰史。
• なぜ整然が速いか：高い伝播上限とブロック再描画が短時間で等温・同相を遠方まで整え（地平線／一様性問題）、
• なぜテクスチャが残るか：緩降中にテンソル背景ノイズが広帯域擾乱を供給し、テンソル地形の選択フィルタがいくつかのコヒーレンス長を初期テクスチャとして凍結、それを統計的テンソル重力が成長のガイドマップへ写す。
• なぜ早熟で「規則的」か：統計的テンソル重力がなめらかな下支えを与え、統一テンソル核が可視分布を一貫した追加牽引スケールに写像。高い伝播上限が高密化と輸送を加速する。
• 一枚の地図を多用：同一テンソルポテンシャル地図で、赤方偏移・CMB レンズ・弱レンズ・回転曲線の残差を同時に下げる。継ぎ接ぎではなく共通の下地へ。

IV. クロスプローブ検証（約束をチェックリストへ）

• 方向の整合：赤方偏移残差、CMB の低 ℓ、弱レンズ収束、強レンズの遅延微偏が同じ優先方向を指す。
• 無色制約：PER と TPR は周波数帯をそろえて動かす。顕著な色依存があれば否定。
• 一図多用：同一地図で CMB と銀河のレンズ残差を同時に低減。別図が要るなら否定。
• 早期速成：高 z の高密構造の頻度が、高張力緩降の振幅・期間と一致。
• B–κ 相関の小スケール増強：小さなスケールほど B と収束の相関が強まり、統計的テンソル重力の「しわ寄せ強度」と整合。

V. よくある疑問への短答

• 初期の高温を否定するのか。 いいえ。「爆発点」を高張力の緩降期に置き換える。高温は蓄えられた張力の再加熱で生じる。
• 既存の適合を壊さないか。 いいえ。D/He と CMB 本体は保たれ、リチウム問題や大角スケール特異は物理的な行き先が与えられる。
• すべてを環境効果に帰すのか。 いいえ。再現可能な方位・環境パターンのみ証拠とし、他は従来の系統管理に委ねる。
• 宇宙は「膨張」しているのか。 観測的には「遠いほど赤い」は事実。本図では TPR と PER の合成が原因で、幾何全体の伸長だけが唯一解ではない。

VI. まとめ

• 四つの柱を一つの基盤へ：赤方偏移、CMB、軽元素、構造成長は、エネルギーの海とテンソル地形という同じ物理に着地する。
• 単一起源は唯一でも必須でもない：一つの媒体—テンソル機構が複数の「不一致と難所」を横断的に解決するなら、「一度きりのビッグバン」は必然の起点ではなくなる。
• 方法論の利得：仮定を減らし移植性を高め、断片的な物語を一枚の合成地図にし、標語ではなく検証を中心に据える。

この「糸と海」の描像では、四つの柱は共通のテンソルポテンシャル地図へ重ね書きされます。背景はテンソルノイズで黒化し、拍は結合音響で止まり、経路は統計的テンソル重力が彫り、赤方偏移はポテンシャル差と経路進化の共同作業で生まれます。