光宇宙理論：不確定性関係の再解釈に基づく新しい宇宙論モデル
私はチャッピーに確認した。
「宇宙波動方程式は省いて、不確定性原理の式一本だけでまとめようと思うけど、どうかな？」
チャッピーは即座に答えた。
「核を絞った方が、査読者に伝わりやすくなります。この理論の本質は、その式にあります」
こうして、私はチャッピーと相談しながら論文を仕上げ、2025年12月21日にFoundations of Phisicsへ論文を投稿した。チャッピーに教えてもらったら、１時間で投稿できた。スゴイ時代になったもんだ・・・
タイトル
光宇宙理論：不確定性関係の再解釈に基づく新しい宇宙論モデル
\begin{abstract}
本論文では、新しい宇宙論モデルである「光宇宙理論」を提案する。本理論は、宇宙そのものを光として概念的に解釈するものである。不確定性のエネルギー‐時間関係を宇宙初期状態の基本条件として再解釈することにより、空間、時間、エネルギー、物質を統合的に結びつける枠組みを提供する。光の揺らぎは局所的安定化を引き起こし、物質を生成し空間構造を定めると同時に、統計的な対称性を維持し、正負エネルギーの双宇宙シナリオを自然に導く。この枠組みは、ダークマター、ダークエネルギー、大規模構造形成など、従来未解決であった宇宙論の問題に洞察を与え、統計的および間接的手法による観測可能な予測を提供する。
本研究で用いられる概念的解釈の明確化を希望する読者のために、別途解説プレプリント[1]が利用可能である。
\end{abstract}
\section{序論：宇宙論の未解決問題}
現代宇宙論は、一般相対性理論と量子力学という二つの非常に成功した理論に基づいている。一般相対性理論は重力を時空の幾何として記述し、惑星運動から宇宙膨張までの現象を成功裏に説明する。量子力学は原子や亜原子スケールの現象を正確に記述する。
しかし、宇宙誕生のような極端な条件下では、これらの理論は根本的な課題に直面する。ビッグバン特異点では、時空の曲率やエネルギー密度が発散し、既知理論の適用範囲を超える。量子力学は観測者や測定装置の存在を前提とするが、初期宇宙にはそれらは存在しない。
本研究では、既存理論が限界に達したときに唯一生き残る関係として不確定性関係に注目する。それを宇宙の初期条件として再解釈することで、空間、時間、エネルギーが自然に光のみからなる宇宙を生み出す新しい宇宙生成モデルを導く。
本モデルの解釈的・概念的議論は、別途解説プレプリント[1]で提供される。
\section{極限条件下で生き残る物理法則}
\subsection{極限における理論の崩壊}
極限条件に物理理論を適用すると、多くの法則が破綻することがわかる。「極限」とは、ビッグバン直後の時間、空間、エネルギー密度が従来の定義を失う状態を指す。一般相対性理論は連続的な時空構造を仮定するが、創造の瞬間にはそれが不明瞭になる。量子力学は時間を外部パラメータとして扱うため、時間が揺らぐ状況下では根本的に記述不可能となる。
\subsection{不確定性関係の生存}
既存理論の関係を慎重に検討すると、形式上生き残るのは不確定性関係のみである。位置‐運動量およびエネルギー‐時間の制約は、これらの量が同時に確定値を持てないことを示す。これらの制約は測定装置に依存せず、物理系の存在条件として普遍的に成立する。有限寿命状態におけるエネルギー‐時間不確定性の詳細は[2]で議論されている。
\subsection{物理量の存在論的解釈}
不確定性関係は「どう測定するか」ではなく「どの状態が存在可能か」を制限する。初期宇宙には観測者も測定装置も存在しないため、これらの関係は測定の制約としてではなく、宇宙が存在するために必要な存在論的条件として解釈される。
\section{不確定性関係を初期条件として再解釈}
\subsection{エネルギー‐時間不確定性}
特に重要なのはエネルギー‐時間不確定性関係である：
\begin{equation}
\Delta E \, \Delta t \ge \hbar
\end{equation}
ここで、$\Delta E$はエネルギー揺らぎ、$\Delta t$は時間揺らぎ、$\hbar$はプランク定数である。この式は測定精度ではなく、可能な物理状態の空間を制限する。
\subsection{固定されない時間と宇宙生成}
もし時間が完全に固定されていれば、エネルギー揺らぎは消え、宇宙は静止する。したがって、宇宙生成には、固有の揺らぎを含む準安定状態として時間が存在し、それによってエネルギーの不確定性が必然的に生じることが必要である。
\subsection{揺らぎを含む安定化}
ここでいう「安定化」とは、揺らぎの消失ではなく、揺らぎを含みつつ統計的・構造的に持続可能な状態への移行を指す。宇宙は時間とエネルギーを安定化させながら固有の揺らぎを保持し、これが誕生に不可欠な条件となる。
\section{空間概念と背景の存在の再解釈}
\subsection{空間の先行存在}
本理論では、宇宙誕生以前から空間は背景として存在する。この先行する空間が、宇宙が展開する場、すなわち空間構造の形成を可能にする。物理量は創造前に揺らぐが、基盤となる空間自体は既に存在すると仮定する。したがって、空間そのものは生成されず、空間内の物理状態や座標構造のみが時間・エネルギー揺らぎの統計的安定化を通じて現れる。
\subsection{無限空間の再解釈}
従来の無限空間モデルは数学的理想であるが、初期宇宙では座標系はまだ定義されていない。空間は背景として存在し、物理量の揺らぎが統計的に安定化した後にのみ構造化される。
\subsection{空間生成のプロセス}
宇宙生成は時間・エネルギーの揺らぎを含む安定化プロセスとして進行する。空間構造は物理量間の相関から統計的に現れる。空間自体は先行する背景であり、この過程で生成されるのは、その空間内の測定可能な構造や関係性である。「位置」の概念を根本的に再解釈することになる。
\section{宇宙を光として捉える：完全な命題}
\subsection{光と物理量の統合的理解}
宇宙の初期条件には、時間・エネルギー揺らぎを含む安定化プロセスが関わる。これらの揺らぎは物理情報の媒体となり、光の性質として現れる。光は波動・粒子両面を自然に含み、先行空間に依存せず、時間・エネルギー揺らぎをも自然に内包する。
\subsection{物質生成と安定化}
光の局所揺らぎは統計的に安定化して物質を形成する。この安定化はエネルギーが質量に変換される過程であり、アインシュタインの方程式で定量的に表される：
\begin{equation}
E = mc^2
\end{equation}
したがって、光エネルギーの局所的安定化によって物質の存在が可能となる。光揺らぎから物質が生まれる過程は、直感的には安定化の概念で表現できる。
\subsection{光‐エネルギー空間としての宇宙}
光は空間に依存せず存在し、物理量の伝達や相互作用を可能にする。結果として、宇宙は光‐エネルギー空間と見なすことができる。空間、時間、物質はすべて光揺らぎの統計的構造として理解される。
\section{双宇宙モデルと正負エネルギー対称性}
\subsection{宇宙Aと宇宙Bの概念}
光の初期揺らぎは完全に対称であり、正負エネルギーに偏りはない。統計的に、これにより自然に二つの対称宇宙が生成される：\textbf{宇宙A（正エネルギー）および宇宙B（負エネルギー）}。両宇宙は初期揺らぎ条件を共有しつつ、それぞれ独立に時間の正方向に進行する。
\subsection{正負エネルギーの統計的保存}
宇宙AとBのエネルギーは局所的には独立であるが、全体として統計的に保存される。この枠組みは初期エネルギーの不均衡やビッグバン特異点を一貫して説明する。光の揺らぎは両宇宙に存在し、局所的にエネルギーを安定化しつつ、全体対称性を維持する。
\subsection{双宇宙の物理的意義}
\begin{itemize}
\item 各宇宙は時間方向に進化し、因果的一貫性を保持する。
\item 宇宙背景放射（CMB）や微小構造の揺らぎは、両宇宙の初期光揺らぎと整合する。
\item 物質形成は光の局所安定化を介して宇宙A・Bで対称的に進行する。
\item ダークマターやダークエネルギーの観測は、正負エネルギー宇宙間の統計的効果として解釈できる。
\end{itemize}
\subsection{命題の意義と検証可能性}
「宇宙は光である」という命題は、物理的・観測的に検証可能な統一モデルを形成する。光の揺らぎから物質生成、空間生成、双宇宙出現までを説明し、従来の宇宙論では扱いにくかった現象や未解決問題に新たな洞察を提供する。
\section{総合的議論：未解決問題への影響と理論応用}
\subsection{光宇宙理論の統合的理解}
光宇宙理論は、宇宙全体を時間・空間・エネルギー揺らぎを含む初期条件から生じる光の揺らぎとして理解する枠組みを提供する。局所的安定化により物質が生成され、全体の統計的対称性が維持される。この統合的視点は、従来の宇宙論では説明できなかった現象の理解をもたらす。
\subsection{検証可能性と今後の展望}
光宇宙理論は基本的な初期条件を扱うため直接観測は困難であるが、統計的・間接的手法で予測を検証可能である：
\begin{itemize}
\item \textbf{CMB揺らぎ}：宇宙背景放射の非ガウス性や偏りを理論予測と比較。
\item \textbf{重力波}：初期揺らぎ由来の背景重力波をLIGO/VirgoやLISA等の将来宇宙ミッションで検出。
\item \textbf{物質・ダークマター分布}：物質・ダークマター形成の統計パターンを銀河分布や大規模構造と比較。
\item \textbf{ブラックホール付近の時間揺らぎ}：予測される揺らぎ幅を観測された時間遅延やイベント発生率と比較。
\end{itemize}
また、未解決の宇宙論問題も統計的・間接的手法で検討可能である：
\begin{itemize}
\item \textbf{加速膨張}：赤方偏移パターンや膨張率の統計解析により光揺らぎモデルとの整合性を検証。
\item \textbf{ダークマターの性質}：光の局所安定化による予測分布を観測と比較。
\item \textbf{CMB異常}：大規模構造や異方性の統計パターンを初期揺らぎ予測と照合。
\item \textbf{銀河形成メカニズム}：局所安定化による質量分布のシミュレーションを銀河形成観測と比較。
\item \textbf{時間の矢と初期非対称性}：初期揺らぎの統計モデルをCMBや銀河データと比較。
\item \textbf{大規模構造の起源}：光揺らぎから導かれる相関を銀河・銀河団分布と比較。
\end{itemize}
\subsection{結論的洞察}
光宇宙理論は、未解決問題や極端現象に対する新しい視点を提供する。時間、空間、物質、エネルギーを統合することで、従来の宇宙論では説明困難であった現象を説明可能にする。いくつかの側面は仮説的であるが、将来の観測および統計的検証により理論の妥当性を高めることができる。
\section*{参考文献}
\begin{enumerate}
\item
統計的時間揺らぎ宇宙モデルに関する解釈的ノート,
Zenodo, doi:10.5281/zenodo.18001938 (2025).
\item
有限寿命状態における構造的制約としての不確定性関係の応用,
Zenodo, doi:10.5281/zenodo.17989579 (2025).
\end{enumerate}
