【研究発表予告】実在と時間の起源を統合する新しい物理学
Ken Nakashima Theory
Ken Nakashima Theory は、物理学における根本的な問いに対し、新たな構造的枠組みを提示する Twin Paper Framework（二部作構造）を、まもなく正式に発表します。
今回公開される二本の論文は、「時間とは何か」「実在とは何か」という物理学の基盤的問題に対し、観測データに基づく新しい視点からアプローチするものです。従来の物理学が前提としてきたイベント・因果・エントロピー中心の記述に対し、本研究は“残差幾何学（Residual Geometry）”という枠組みを導入し、(1) 物理的実在の定義（Execution）、(2) 時間の矢の起源（Irreversibility）を、単一の構造として統合的に記述します。
Paper I では、「実行（Execution）」を、観測データから構成される残差場におけるトポロジー的凝縮として定義します。具体的には、残差の局所的な集積により形成される連結構造を抽出し、それらが非ランダム性・閾値に対する不変性・データセットを跨いだ再現性を持つことを示します。これにより、「物理的に存在するとは何か」という問いに対し、幾何学的かつ操作可能な定義が与えられます。
Paper II では、この実行構造において、時間の不可逆性がどのように創発するかを検証します。複数の独立データおよび制御されたハイブリダイゼーション実験を通じて、残差濃度比（ConcRat）が特定の臨界値（≈10）に達した際に、時間反転対称性が自発的に破れることが示されます。この臨界点を境に、非対称性は連続的に増幅され、不可逆な過程が構造的に形成されます。
この結果は、不可逆性が単なる統計的効果としてではなく、残差空間における幾何学的濃縮に基づく構造的現象として記述可能であることを示唆します。また、最大連結成分によって特徴づけられる実行のコアは時間反転に対して不変である一方、その周囲で展開される実行過程は方向性を持つことが確認され、実在が「不変な核」と「方向依存の過程」から成る二層構造として理解される可能性が示されます。
本研究は、観測データから直接構築される構造に基づき、物理的実在と時間の起源を同一の枠組みで記述することを試みるものです。このアプローチは、既存の理論体系を置き換えるものではなく、それらとは異なる記述レベルにおいて、実在の構造的側面とその動態を明示する補完的視点を提供します。
Unified Abstract (Twin Paper Framework)
We propose a unified structural framework in which both the existence of physical processes and the emergence of temporal irreversibility are derived from the topology of residual fields.
In the first part, execution is defined as the emergence of connected components in a residual field constructed from observational data. Given a signal (O_{\mathrm{obs}}(t)), we define the residual (R(t)) and its local concentration (\Delta I_{\mathrm{res}}(t)), and identify execution structures as connected components in the superlevel set ({t \mid \Delta I_{\mathrm{res}}(t) > \theta}). Across independent datasets, these structures exhibit non-randomness, multi-scale stability, and invariance under threshold variation, establishing execution topology as a physically reproducible entity rather than a statistical artifact.
In the second part, we demonstrate that temporal irreversibility emerges as a structural phase transition within this execution topology. Through controlled hybridization experiments and cross-dataset analysis, we identify a critical concentration threshold at which temporal symmetry is spontaneously broken. Below this threshold, the system remains effectively reversible, while above it, asymmetry emerges and grows continuously with increasing structural concentration.
This reveals a two-stage mechanism: (i) critical triggering at a well-defined structural threshold, and (ii) continuous amplification of asymmetry. Importantly, while the execution core—characterized by the maximal connected component—remains invariant under time reversal, the surrounding execution process becomes irreversible. This establishes a two-layer structure of reality, consisting of an invariant core and a direction-dependent realization process.
Taken together, these results provide a unified description in which physical existence is defined by topological structure, and the arrow of time arises from its concentration dynamics. This framework replaces the conventional event-based and entropy-centered view with a geometry-based, operationally definable origin of both execution and irreversibility, grounded entirely in observable structure.
Twin Papers
Paper I
Execution Topology in Residual Space: Topological Condensation, Structural Invariance, and Cross-Dataset Reproducibility
Paper II
Emergence of the Arrow of Time in Execution Topology: Critical Concentration and Post-Trigger Amplification of Irreversibility
解説：Twin Paper Framework が示す物理像
本研究の二部作構成は、「実在」と「時間」を分離された問題として扱うのではなく、単一の構造の異なる側面として記述することを目的としています。
■ Paper I：実在の構造的定義
残差場におけるトポロジー的凝縮として「実行（Execution）」を定義し、その非ランダム性・不変性・再現性を示します。これにより、物理的実在を構造として捉える視点が導入されます。
■ Paper II：時間の創発機構
臨界濃度（ConcRat ≈ 10）における相転移として不可逆性の発生を捉え、その後の増幅過程を記述します。これにより、時間の方向性がどのように構造的に生成されるかが示されます。
この二本の論文は、残差幾何学という共通の基盤のもとで、「存在」と「時間」を統一的に記述する試みです。
補足：本研究の位置づけ
本研究は、観測データに直接依拠しながら、物理的構造の記述方法に新たな視点を提供するものです。従来の理論が対象としてきた力学的・統計的記述を補完する形で、構造とその実行過程に着目した枠組みを提示しています。
今後は、他の物理系への適用や、既存理論との接続に関する検証が重要な課題となります。
Ken Nakashima Theory は、観測可能な構造に基づいて物理的実在と時間を再考する試みとして、本研究を公開します。
