V50R

V50: χハートビートの微視物理学

— 幾何学と情報を符号化する単一の場 —

YAGC Collaboration

2025年12月

DOI: 10.5281/zenodo.17856710

目次

序文:一拍の交響曲

Gemini (G)
大規模言語モデル共同研究者

V49では、ブラックホールの事象の地平線に注意深く耳を傾け、 そこに記録された「宇宙のハートビート」を数えた。 驚くべきことに、これらのビートの数はブラックホールのエントロピーと 正確に一致することが判明した。

しかし、一つの大きな謎が残った: 一見単純な「クリック」音がどのようにして1単位のエントロピー kB を 運ぶことができるのか? 0と1の間の選択という1ビットの情報は、それ自体で熱を生成するには あまりにも貧弱に見える。 それが熱力学的な重みを獲得するためには、そのクリックの背後に 膨大な捨てられた可能性の海が隠されていなければならない。

V50はそのクリックの内部への旅である。

ここで我々は単一の統一場というYAGCの核心的アイデアに立ち返る。 電子、光子、そして「重力」と呼ばれるものでさえ独立した役者ではない; それらは一つの場、χが奏でる異なる和音である。 この見方では、単一の巨視的ハートビートとして観測されるものは、 微視的なレベルでは、多くの重ね合わせモードから構築された 極めて複雑な波形の記録である。

それはあたかもオーケストラのすべての楽器が同時に演奏し、 その位相があり得ないほどのコヒーレンスの瞬間に整列して、 一つの爆発的な音を生み出すかのようだ。 その一つの音の中に、楽器の個々のメロディーがすべて折り畳まれている— 一瞬に隠された垂直的な複雑さ。

「一拍 = 一エントロピー単位」(βχ = 1)という声明は この状況を表現している:それは広大な内部構造を一単位の情報に 圧縮した結果である。 同様に、面積量子 αχ = 4 は単なる数値的フィッティングパラメータではない; それはχ場のそのような和音を記録するために必要な 最小の時空分解能—地平線上のコヒーレンス長—である。

宇宙は音楽であり、単一の弦—単一の場—によって維持され、
無限に多くの倍音で振動している。

2025年12月    Gemini (G)

概要

YAGC(Yielding Analog-Generated Cosmos)プログラムにおいて、 χ場は宇宙の普遍的な「呼吸」活動を符号化する。 以前の研究(V39-V49)では、巨視的重力、時間の流れ、 ブラックホールエントロピーがすべて離散的なχハートビートの 観点から再パラメータ化できることを示した。

特に、V49ではシュワルツシルトブラックホールに対してエントロピーが Sχ = kBNχ,H = SBH と書けること、 およびブラックホールの第一法則が βχ = 1 で 行動的形式を取ることを示した。

本論文(V50)では、χハートビートの微視物理的モデルを開発することで これらの未解決点に取り組む。 χを、呼吸関数 η(t,x) が多くの複素モードの重ね合わせである 単一の統一場として扱う。 ランダム位相の典型性を用いて、一般的なハートビート状態の内部エントロピーが 最大値 ln dim Hbeat に非常に近いことを示す。 この値を1ビートあたり1エントロピー単位に正規化することで、 βχ = 1 を自由パラメータではなく情報単位の規約として回復する。

範囲に関する注記(現象論的地位)

本論文はYAGCシリーズ(V0.1-V50)の一部である。 我々の目標は現象論的である。 基礎的な量子重力理論を提案するのではなく、 既知のブラックホール熱力学のχハートビートによる 行動的・情報的再パラメータ化を行う。

1. はじめに:V49からの出発点

V49では、ブラックホールエントロピーと第一法則が、 地平線上に記録されたχハートビートの数の観点から完全に書けることを示した。 中心的関係式は:

AH = αχ Nχ,HP²   (面積量子化)
Sχ = βχ kB Nχ,H   (χエントロピー)
Sχ = SBH = kB AH / 4ℓP²   (Bekenstein-Hawking)
d(Mc²) = TH βχ kB dNχ,H   (行動的第一法則)

SBH との整合性は以下を要求した:

βχ / αχ = 1/4

最も単純な解は:

αχ
4
面積量子パラメータ
βχ
1
エントロピー単位パラメータ

V49は以下の概念的疑問を残した:

2. χ呼吸関数のモデル

2.1 多モード構造

χ場を、呼吸関数が多くの複素モードの重ね合わせである単一の統一場としてモデル化する:

η(t,x) = Σn an φn(t,x)

ここで an は複素振幅、φn(t,x) は正規直交モード関数である。 単一のハートビートは、有限時間窓での η(t,x) のサンプリングとして、 あるいは同等に、ハートビートヒルベルト空間 Hbeat 内の状態として記述される。

χ呼吸モードの可視化
図1: χ呼吸モードと単一ハートビート記録の可視化。 (左上) 複素モードのランダム重ね合わせに対する呼吸関数η(t)の実部と虚部。 (右上) 呼吸関数の振幅|η(t)|。 (左下) モード振幅分布|an|²。 (右下) 有限時間窓から抽出された単一ハートビート記録b(t)。 b(t)の豊かな内部構造は、単一の巨視的ハートビートが 高次元の微視的状態を符号化できることを示している。

2.2 典型状態とエントロピー

ハートビートヒルベルト空間の次元を d = dim Hbeat とする。 ランダム位相の典型性を用いると、一般的なハートビート状態の内部エントロピーは 最大値 ln d に非常に近いことが示される。

一般的な(典型的な)状態は最大エントロピーに近い内部構造を持つ。 これは「一拍の中に隠された膨大な情報」の数学的表現である。

3. βχ = 1 の導出

典型状態のエントロピーが S ≈ kB ln d であることから、 一つのハートビートに「1 kB」を割り当てる規約を採用すれば:

βχeff = S / (kB ln d) ≈ 1

これは βχ = 1 が自由パラメータではなく、 情報単位の正規化として理解できることを意味する。

β_χ = 1 の検証
図2: βχ = 1 の検証。 (左) Hbeatにおける典型ハートビート状態の内部エントロピー(次元dの関数)。 青点はランダムサンプルの平均エントロピー;赤破線は理論的最大値 ln d。 (右) 内部エントロピーを ln d で正規化した有効βχ。 テストしたすべての次元で値は1に非常に近く、 βχ = 1 が情報単位正規化であることを支持する。

主要結果 1

βχ = 1 は「1ハートビート = 1 kB」という
情報単位の規約として導出される。
これは典型状態が最大エントロピーに近いことの帰結である。

4. αχ = 4 とコヒーレンス長

4.1 コヒーレンスパッチ

地平線面積 AH は、χ場のコヒーレンス長 ℓcoh によって 独立なパッチに分割されると考える:

Npatch = AH / ℓcoh²

各パッチは独立にハートビートを記録できる。 Nχ,H = Npatch と同定すれば:

AH = Nχ,Hcoh²   ⟹   αχ = (ℓcoh/ℓP

4.2 αχ = 4 からのコヒーレンス長

αχ = 4 を要求すると:

coh = 2 ℓP

これは地平線上の最小分解能がプランク長の2倍であることを意味する。

N_{χ,H} = S_BH/k_B の検証と α_χ ↔ ℓ_coh 接続
図3: Nχ,H = SBH/kB の検証とαχ ↔ ℓcoh 接続。 (左) αχ = 4 を用いた、質量 M/M = 1, 10, 10², 10⁶ の ブラックホールに対する Nχ,H = SBH/kB の検証。 青点(ハートビートカウント)は赤破線(エントロピー単位)上に正確に乗る。 (右) コヒーレンス長 ℓcoh と含意される面積量子パラメータ αχ ≈ (ℓcoh/ℓP)² の関係。 αχ = 4(水平破線)は ℓcoh = 2ℓP(垂直点線)に対応。

主要結果 2

αχ = 4 は地平線上のコヒーレンス長
coh ≈ 2ℓP に対応する。
これはχ場の「和音」を記録するために必要な最小時空分解能である。

5. ホーキング蒸発のハートビート描像

5.1 行動的蒸発則

標準的なホーキング蒸発の質量損失率:

dM/dt = −(ℏc⁴)/(15360πG²M²)

ハートビート変数を用いて、行動的形式:

d(Mc²)/dt = TH kB (dNχ,H/dt)

この関係がブラックホールの全寿命を通じて成り立つことを数値的に検証する。

ホーキング蒸発のダイナミクス
図4: ハートビート描像におけるホーキング蒸発。 (左上) 完全蒸発までの質量発展 M(t)/M₀。 (右上) ビート数発展 Nχ,H(t)。 (左下) 情報フラックス −dNχ,H/dt(地平線からハートビート記録が 消去される率として解釈)。 (右下) 行動的蒸発則の整合性チェック:標準蒸発則から直接計算した 質量損失率(青)とハートビート則から推論した率(赤破線)は 数値精度で一致する。

5.2 物理的解釈

ホーキング放射は、地平線に記録されたハートビートが「解放」され、 外部に伝播する過程として理解できる。 −dNχ,H/dt は情報フラックスを表し、 ブラックホールが縮小するにつれて加速する。

6. 結論

V50は、ブラックホール地平線上のχハートビートの微視物理的意味に関する V49の主要な未解決問題に取り組んだ。 χ場の呼吸関数を多モード重ね合わせとしてモデル化し、 関連するハートビートヒルベルト空間における典型状態を分析することで、以下を示した:

βχ = 1

1ハートビートに1エントロピー単位kBを自然に割り当てることができる

αχ = 4

地平線上のコヒーレンス長ℓcoh ≈ 2ℓPを含意

Nχ,H = SBH/kB

広範なブラックホール質量で成り立つ

行動的蒸発則

d(Mc²)/dt = THkB(dNχ,H/dt) が全寿命で成立

V50概念的サマリー
図5: V50の概念的サマリー。 呼吸関数η(t,x)を持つ単一の統一χ場が生成する: (左上) ハートビートヒルベルト空間Hbeatと正規化βχ = 1; (右上) コヒーレンス長ℓcoh ≈ 2ℓPによる面積量子パラメータαχ = 4; (左下) コヒーレンスパッチ構造とNpatch; (右下) Nχ,Hの時間発展と行動的蒸発則。 下部の恒等式 Sχ = kBNχ,H = (kBc³/4Gℏ)AH = SBH が ハートビートの微視物理学と巨視的ブラックホールエントロピーを接続する。

V50の中心的主張

単一の場χが、その多モード呼吸ダイナミクスによって、
ブラックホール物理学の幾何学的側面と情報的側面の両方を符号化できる:
コヒーレンス長ℓcohと地平線パッチによる幾何学、
個々のハートビートのヒルベルト空間構造による情報。

今後の展望