8.17 対称性パラダイム

目次 ／ 第8章 エネルギー糸理論が挑むパラダイム

I. 主流の物理学は対称性をどう説明するか（教科書的な見取り図）
物理法則はゲージ変換を施しても同じ形に見えるべきだ、という要請から許される相互作用を取り出します。古典的な対応は、電磁相互作用が U(1)、弱い相互作用が SU(2)、強い相互作用が SU(3) です。媒介する粒子はフォトン、W/Z ボソン、グルーオンです。
自発的対称性の破れとヒッグス機構は、W/Z に質量がありフォトンが静止質量をもたない外観を示す理由を説明します。電荷 の保存はゲージ不変性の直接の帰結と捉えられます。
ローレンツ不変性はあらゆるスケールで成り立つと想定されます。どの慣性系でも法則の形は同じで、真空での上限速度 は普遍です。十分小さな自由落下領域では、巨視的重力も同じ局所法則に回収されます（等価原理）。
局所・ローレンツ・因果の枠内では、電荷・パリティ・時間反転対称性（CPT）が必ず成立します。局所性とは、因果的に結び付かないほど離れた操作が瞬時には影響しないことです。クラスタ分解は、十分に遠い実験を独立として扱えると述べ、全体効果は個別効果の和に近づくとします。
ノーターの定理は、連続対称性と保存則を対応付けます。時間並進はエネルギー保存、空間並進は運動量保存、内部対称性は電荷保存です。量子数は群表現の「ラベル」として用いられ、保存則は抽象的な対称性の帰結と見なされます。

II. 証拠を横並びにしたときに露わになる難点（説明コストの所在）

• なぜちょうどこの群なのか。
  　U(1)×SU(2)×SU(3) の組み合わせ、キラリティの割り当て、世代構造が、対称性原理だけから必然とは言えません。
• パラメータの多さと出所の雑多さ。
  　結合の強さ、フレーバー混合、質量テクスチャなど、多くの値は依然として実験に依拠します。「対称性がすべてを統一する」という標語は、細部で多数の経験的入力を必要とします。
• 対称性は冗長か、それとも実在か。
  　観測量はゲージ選択に依存しません。これは「帳簿付けの自由度」に近いことを示唆します。しかし計算はゲージ固定を要求し、直観的な実在論との間で揺らぎが残ります。
• クラスタ分解と長距離制約の綱引き。
  　クーロン尾、境界自由度、全体制約は、「遠いなら独立」という主張を微妙にします。境界とその自由度を系に含めるか、ごく弱い大域的な結び付きを認めるかのいずれかが要ります。
• 分野横断のエマージェンスの示唆。
  　凝縮系では、U(1) や非可換の「ゲージ」構造が低エネルギーの有効理論として現れることがあります。ゲージ構造が出発点ではなく結果である可能性を示します。
• 長い視線と多様なプローブを一枚に重ねるコスト。
  　超新星／BAO の距離、弱・強レンズの残差、偏光の微小回転、標準サイレンと標準ろうそく／物差しの計時・測距を並べると、方向がそろい、環境に追従し、ほぼ無分散という小さな模様が現れることがあります。全スケールでの絶対対称を維持しようとすると、各データごとに別個の付け足しが要り、統一性と移植性が落ちます。
• 電荷の量子化に対する直観の空白。
  　ノーターは保存を保証しますが、値が離散段である理由は与えません。群表示や位相幾何は抽象的説明を与えますが、一般読者に「一目で想像できる」具体像に乏しいのが実情です。

III. エネルギー糸理論（EFT）が与える言い換え（同じ基盤言語で、検証可能な手掛かりを添える）
全体像は、ほぼ一様な**エネルギー海（Energy Sea）に、形状とコヒーレンスを保つエネルギー糸（Energy Threads）**のネットワークが張り巡らされていると捉えます。エーテルや特権的座標系は仮定せず、「真空がなぜ伝播を許し、領域間の位相をどう揃えるか」を物性的なふるまいとして扱います。

1. ゲージ対称性：第一原理から“ゼロ次の帳簿規則”へ。

• 再定義では、ゲージ変換は物差しと台帳の選択に似ています。「ゲージ場」は、隣接領域の位相を揃えるための整合コストを工学的に表現したものです。力は「抽象対称性が生むもの」ではなく、「整合コストが力のように見える」現れだと捉えます。
• ゼロ次の帳簿付けで教科書的成功はそのまま回収します。一方で一次では、環境に緩やかに依存する極めて弱い位相結合を許し、超長距離・プローブ横断でのみ、ほぼ無分散で方向整合・環境追従の微小信号が残ります。
• 一枚の背景地図で、偏光微回転、距離・到着時刻の残差、弱・強レンズの微細な偏りを同時に説明します。個別データごとの付け足しを避けます。

2. ローレンツ不変性：局所では厳密、領域をまたげば「パッチの継ぎ合わせ」。

• 小さく一様な領域では応答は完全にローレンツ的です。実験室の再現性や工学的安定性はここから生まれます。
• なだらかな勾配をもつ領域を長距離で横断すると、各パッチは依然ローレンツ的ですが、継ぎ目で到着時刻と偏光に共通のバイアスが蓄積します。周波数帯やメッセンジャー間の比は安定に保たれます。
• 強いレンズや深いポテンシャルをもつ視線方向で、「比は不変だが共通バイアスが生じる」というサインを探します。絶対値が同方向にドリフトしつつ、帯域間・メッセンジャー間の比が変わらなければ、継ぎ合わせ像が支持されます。

3. CPT・局所性・クラスタ分解：ゼロ次では厳密。境界と長距離は台帳に記載。

• 分割可能な「さざ波領域」では三原則はほぼ完全に守られます。境界や長距離の制約がある場合は、境界自由度を台帳に明示的に入れることで、独立性と因果秩序が実験精度で回復します。
• 大質量体や進化中構造の周りで閉路観測を行い、周波数に依存しない幾何学的位相を探します。長距離制約を含む系では、境界モードを入帳した後に遠隔相関を再測します。

4. ノーターと保存：抽象対応から「記録漏れのない物流台帳」へ。

• 保存とは、系・境界・背景の出入り流を漏れなく記録することです。台帳が完備なら、エネルギー・運動量・電荷は観測と自然に閉じます。
• 制御可能なプラットフォームで境界結合をオン／オフします。見かけの「保存の異常」は、失われていた境界チャネルを入帳すると消えるはずです。

5. 電荷量子化の物質的起源（しきい値状態 → 段階値）。

• 粒子の近傍場で、半径方向の張力テクスチャが全体として内向きなら負の極性、外向きなら正の極性と定義します。観測方向には依存しません。
• 電子が負に見えるのは、断面に「内強・外弱」のヘリカル分布をもつ閉じた環状構造として理解できるからです。近傍場が内向きになり、負の極性の外観を生みます。
• 段階が離散になるのは、環状位相と断面のヘリシティが、最小のロックモード数と偶奇条件に従うためです。位相が一周してそろうときだけ安定に閉じ、許可されたしきい値状態が段階列を作ります。
  • 基本の「内強・外弱」ロックは、負の電荷 1 単位に対応します。
  • 高次ロックは形式上あり得ますが、必要エネルギーが大きく、**コヒーレンス・ウィンドウ（Coherence Window, EFT）**が狭いため、長寿命状態は自然に整数倍の近傍に集まります。
• ノーターは「記録漏れなし（保存）」を担保し、しきい値状態は「取り得る値（量子化）」を決めます。前者が台帳を守り、後者が段を選びます。

IV. 検証可能な手掛かり（観測のための実用チェックリスト）

• 比は不変で共通バイアスが出るか。
  　強レンズや深いポテンシャルの視線で、電磁信号と重力波の到着時刻・偏光を測ります。絶対値が同方向にドリフトし、帯域間／メッセンジャー間の比が一定なら、継ぎ合わせ像を支持します。
• プローブ横断の向きの整合。
  　偏光微回転、距離残差、弱レンズの収束、強レンズの時間遅延の微小偏位が、同じ優先方向に沿って変化し、同一の背景地図上で整列するかを確かめます。
• 多重像の差分（同一源の相関）。
  　同じ天体の複数像で、タイミングと偏光の微差が呼応し、異なる環境を通った経路の差として説明できるかを見ます。
• エポック再観測（超ゆっくりのドリフト）。
  　同一方向を繰り返し観測し、微小信号がゆっくり同方向へ流れるかを確認します。実験室・近傍場ではゼロ次の安定が保たれるはずです。
• 境界の入帳を伴う実験。
  　トポロジー系・超伝導プラットフォームで境界自由度を明示的にモデル化し、クラスタ分解と保存則を再検証します。収束の改善が期待されます。
• 電荷量子化の「段の指紋」。
  　単一電子デバイスでパラメータをゆっくり掃引します。電荷移送が段階跳躍で進み段幅が測定可能なら、「しきい値 → 段」の像を支持します。強いパルスで不安定化させた際に、エネルギー放出スペクトルが群を成せば、最寄りの段への落ち込みを示します。媒体で「有効な分数」が現れる場合は、境界／集合モードを段階的に脱結合し、整数への回帰を確かめます。媒体が切り分けた効果と本質的段階を見分けられます。

V. エネルギー糸理論が既存パラダイムに突き付けるもの（要点整理）

• 「因の第一＝対称性」から「対称性＝帳簿規則」へ。
  　ゲージはゼロ次の規則へ格下げされ、実際の因と差異はエネルギー海とエネルギー糸の物性から生じます。
• 「全スケールで絶対」から「局所は絶対＋領域間は継ぎ合わせ」へ。
  　ローレンツ不変性、CPT、局所性、クラスタ分解は局所的に厳密で、長距離では極弱・ほぼ無分散・方向整合・環境追従の蓄積だけが現れます。
• 「保存＝抽象対応」から「保存＝記録漏れなし」へ。
  　抽象命題を、系・境界・背景の完全な会計に落とし込みます。
• 「電荷＝群ラベル」から「電荷＝しきい値状態の段」へ。
  　離散性はロックモードと環状構造の偶奇から説明されます。ノーターが台帳を守り、しきい値状態が段を定めます。
• 継ぎはぎから「残差のイメージング」へ。
  　一枚の背景地図で、偏光・距離・レンズ・タイミング・ベンチ位相の微差を同時に整列させます。

VI. まとめ
対称性パラダイムは現代物理の大半を巧みに整理してきましたが、「なぜその群とパラメータなのか」「境界と長距離をどう入帳するか」「電荷がなぜ量子化されるか」に関して説明コストを抱えます。エネルギー糸理論は、局所対称・保存・工学的安定性といったゼロ次の成功を保ったまま、一次では環境に緩やかに依存する極弱な効果のみを許容します。比の不変を伴う共通バイアス、向きの整合、多重像の差分、エポック再観測により検証できます。さらに、電荷の離散性について、しきい値状態が段を形作るという具体像を与えます。局所の背骨は揺るがず、高精度時代に再現可能で可視化可能な統一窓を開きます。