8.8 「標準宇宙論」ラムダ–冷たい暗黒物質（ΛCDM）

目次 ／ 第8章 エネルギー糸理論が挑むパラダイム

三つの目標
本節では、**ラムダ–冷たい暗黒物質（ΛCDM）**が長く標準の枠組みと見なされてきた理由を整理し、観測面・物理面で露わになっている課題をまとめます。さらに、**エネルギー・スレッド理論（Energy Threads, EFT）**が「暗黒粒子＋Λ＋空間の伸び」という三点セットを、エネルギー海–テンソル地形という単一の言語に置き換え、複数プローブで検証できる手掛かりをどう与えるかを示します。

I. 主流フレームが述べること

1. 中核的な主張

• 背景幾何には強い宇宙原理と一般相対論を採用します。
• **冷たい暗黒物質（CDM）**が構造形成を駆動し、バリオンが天体を光らせ、**宇宙定数（Λ）**が後期の加速を担います。
• 赤方偏移–距離の関係と宇宙進化はスケール因子、すなわち計量膨張で記述します。
• 少数の大域パラメータで、**宇宙マイクロ波背景（CMB）**の音響ピーク、超新星、バリオン音響振動（BAO）、弱いレンズ、巨大構造を同時にフィットします。

2. 支持される理由

• 少ないパラメータで高い結束：最小集合で多様なデータを束ねます。
• 運用の安定性：成熟した数値ツール群と解析フローが整っています。
• 教えやすさ：筋道が明快で、伝達コストが低いです。

3. どう読むか
   ΛCDM は一次の現象論的成功ですが、ΛとCDM 粒子はミクロに直接確認されていません。精度とプローブの幅が広がるにつれ、整合を保つためにフィードバックや系統、追加自由度がしばしば導入されます。

II. 観測上の難点と論点

1. 近–遠のテンションと距離–成長のずれ

• 距離はしごの系統差から、全球的な傾きが一様になりません。
• 距離から推定した背景が、弱いレンズや銀河団、赤方偏移空間の歪みから得る成長の振幅・速度と小さな緊張関係を示す場合があります。

2. 小スケールの危機と「早すぎ・太りすぎ」

• 衛星銀河の個数、コア–ハローの形、極端に高密な矮小銀河には、強いフィードバックと細かな調整が要されがちです。
• 高赤方偏移に現れる成熟した大質量銀河は、単純な効率物語を圧迫します。

3. CMB の大角異常とレンズの「強さ」

• 低多重極の整列、半球非対称、コールドスポットが一揃いで残ります。
• CMB の好むレンズ振幅が、弱いレンズ/成長のキャリブレーションと常に足並みがそろうとは限りません。

4. 「実体」と自然性

• Λ のミクロ起源は自然な説明に乏しく（真空エネルギーのギャップと一致問題）、
• CDM 粒子は実験室でも直接探査でも未検出です。

短い結論
ΛCDM は先頭項で卓越します。しかし方向・環境依存、成長の較正、小スケールの力学を併せると、プローブ横断の整合を保つためにパッチが増えていきます。

III. エネルギー・スレッド理論（EFT）による言い換えと読者が感じる変化

ひと言で
「Λ＋CDM 粒子＋計量膨張」の代わりに、エネルギー海–テンソル地形の一枚の基盤地図を使います。

• 赤方偏移の起源は二つだけ：テンソルポテンシャル赤方偏移（TPR）（源と観測側の基準差）と、進化中のテンソル地形を横切ることで生じる無分色の純シフト、進化経路赤方偏移（PER）。
• 余分な引力は**統計的テンソル重力（STG）**が与え、暗黒粒子の足場を要しません。
• 後期の「加速の外観」は、ゆっくり進化するテンソル背景が距離台帳と運動台帳に刻む二重のスタンプです（§8.5）。
• 初期の足並みと「種」は、高張力のゆるやかな減衰と**テンソル局所ノイズ（TBN）**による選択的凍結から生じます（§§8.3, 8.6）。

直観的イメージ
ゆっくり緩む海として宇宙を見ます。

• 緩みはスペクトルをなだらかにし、わずかに調律を変えます（ふたつのテンソル赤方偏移）。
• 海面のテクスチャ＝テンソル地形が物質の出入りを整え、成長の見えないガイド（STG）になります。
• 同じ「海図」（テンソルポテンシャル基盤地図）を、観測ごとに別の側面から読み取ります。

三つの要点

1. 実体を減らし、一枚の地図に統合

• 「Λ の物質」も「CDM 粒子」も導入しません。
• 一枚のテンソルポテンシャル地図で、距離・レンズ・回転曲線・成長の細部を説明します。

2. 距離と成長の結び付きをほどく

• 距離の外観は TPR + PER の時間積分が支配します。
• 成長の外観は STG による穏やかな書き換えが主導します。
  → 小さく予測可能な較正差を許容し、既存のテンションを和らげます。

3. 残差を画像化し、パッチに頼らない

• 方向・環境に追随する微小バイアスは「誤差箱」に捨てず、同一地図上のテンソル地形の画素として用います。
• データセットごとに別の「パッチ地図」を要するなら、EFT の統一言い換えは支持されません。

検証可能な手掛かり（例）

• 無分色の制約：シフトが光学・近赤外・電波で同調して動き、強い色依存のドリフトは PER に反します。
• 配向の整列：超新星のハブル残差、BAO の微小シフト、弱いレンズの大域収束、CMB の低多重極が、同じ優先方向に同符号の微小バイアスを示します。
• 一図多用：同じ基盤地図で同時に、(i) CMB と弱いレンズの残差、(ii) 外縁円盤の回転曲線の牽引と弱いレンズ振幅、(iii) 強いレンズ多像における時間遅延と赤方偏移残差の共変動—を減らします。
• 環境の追随：巨大構造が豊かな視線では距離/レンズ残差がやや大きく、半球間のサブ％差が地図の配向と整合します。
• 早期の「速道」：高赤方偏移での高密度銀河の頻度が、高張力の緩やかな減衰で見積もる振幅・時程と一致します。

読者にとっての変化

• 視点：「暗黒粒子＋Λ＋空間伸長」の三点セットから、「一枚のテンソルポテンシャル地図＋二つのテンソル赤方偏移＋STG」へ。
• 方法：残差の平坦化をやめ、残差からテンソル地形を描き、「一図多用」を検証します。
• 期待：方向に結び付き環境に随伴する一貫した微小パターンや無分色の特徴を重視し、全局パラメータだけで押し込めないことを前提にします。

よくある疑問への短い回答

• EFT は ΛCDM の成功を否定しますか。 いいえ。ΛCDM が合わせている外観は保ちつつ、前提を減らした原因説明に言い換えます。
• 修正重力や MOND と同じですか。 違います。余分な引力は 統計的テンソル重力（STG） の応答であり、プローブ横断の「一枚地図」検証が中核です。
• 計量膨張なしではハブル則が失われますか。 低赤方偏移では TPR + PER がほぼ線形に足し合わさり、なじみの近似関係を再現します。
• CDM 粒子がなければ大規模構造はできませんか。 足場はテンソル地形と STG が担い、成長組織化と回転曲線・レンズのスケーリングを両立させます。

セクションのまとめ
ΛCDM は少数パラメータで多様なデータを貫く、現時点でもっとも成功したゼロ次の枠組みです。しかし、方向・環境残差や成長較正、小スケール力学を並べるとパッチが増えます。EFT は、より軽い実体設定と一枚のテンソルポテンシャル基盤地図で言い換えます。

• 距離の外観は テンソルポテンシャル赤方偏移（TPR） と 進化経路赤方偏移（PER） の和、
• 余分な引力は 統計的テンソル重力（STG）、
• CMB・レンズ・回転曲線・構造成長は「一図多用」で整列します。

その結果、「ΛCDM の標準宇宙論」は「唯一の説明」から、統一的枠内で再記述可能な外観の整理へと位置づけが変わり、その「必然性」はおのずと薄れます。