[論文レビュー] Dynamical 3-Space: A Review

Reginald T. Cahill|arXiv (Cornell University)|May 29, 2007

Quantum Mechanics and Applications参考文献 23被引用数 18

ひとこと要約

この論文は、物理学のための静的舞台ではなく、内的な運動を有する動的な3次元的実在である空間を提唱する。重力を、流れている空間内での量子物質波の屈折効果として導出し、新たな成分を必要とせず、ダークマターおよびダークエネルギーの現象を説明するとともに、ハッブル膨張および宇宙論的データが、一般相対性理論やダークエネルギーを必要としない一貫性のある3次元空間力学によって自然に説明可能であることを示す。

ABSTRACT

For some 100 years physics has modelled space and time via the spacetime concept, with space being merely an observer dependent perspective effect of that spacetime - space itself had no observer independent existence - it had no ontological status, and it certainly had no dynamical description. In recent years this has all changed. In 2002 it was discovered that a dynamical 3-space had been detected many times, including the Michelson-Morley 1887 light-speed anisotropy experiment. Here we review the dynamics of this 3-space, tracing its evolution from that of an emergent phenomena in the information-theoretic Process Physics to the phenomenological description in terms of a velocity field describing the relative internal motion of the structured 3-space. The new physics of the dynamical 3-space is extensively tested against experimental and astronomical observations, including the necessary generalisation of the Maxwell, Schrodinger and Dirac equations, leading to a derivation and explanation of gravity as a refraction effect of quantum matter waves. The flat and curved spacetime formalisms are derived from the new physics, so explaining their apparent many successes.

研究の動機と目的

• 20世紀物理学の時空パラダイムに挑戦する、本体的実在性を有する動的な3次元空間の存在とその性質を確立すること。
• 平坦な回転曲線、ボアホール異常、超新星赤方偏移データといった長年の重力および宇宙論的不審現象を、ダークマターもダークエネルギーも仮定せず解明すること。
• 一般相対性理論の枠組みにおいて、一般化されたシュレーディンガー方程式を用いて等価原理、重力レンズ効果、測地線運動を導出すること。
• 一般相対性理論の形式的記述が有効な記述として現れるが、時空は物理的実在ではなく数学的構成物にすぎず、本体的欠陥を有するという事実を示すこと。
• 量子物質と重力を、空間自体が微細構造定数 α を介して量子的性質を示す情報理論的プロセスから生じる現象として統合し、空間自体が量子的挙動を示すようにすること。

提案手法

• ニュートンの万有引力定数 G と微細構造定数 α の2つの定数を用いて、3次元空間の最小限の動的方程式を定式化し、物質の影響と空間自身の自己相互作用を記述する。
• シュレーディンガー方程式を空間速度場との結合を含む形に一般化し、非一様かつ時間に依存する空間内での量子物質波の屈折効果として重力を導出する。
• ディラック方程式およびマクスウェル方程式を3次元空間力学に一般化し、相対論的重力の記述を可能とするとともに、屈折率に類似した効果によって光の屈折およびレンズ効果を説明する。
• 3次元空間方程式からハッブル膨張解を導出し、宇宙の膨張がダークエネルギーを必要とせず、空間力学そのものに内在的に生じることを示す。
• 3次元空間力学から誘導される有効計量を用いてFRW計量を回復し、平坦空間であっても空間の膨張が生じ得ることを示し、標準一般相対性理論の仮定と矛盾する。
• ミケルソン・モーリー実験、ミラー実験、同軸ケーブルの非等方性テスト、およびブラックホール質量や超新星赤方偏移といった天文学的観測結果を含む、歴史的および現代の実験と照合して理論を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1887年以降に複数の実験で検出された光の速度の非等方性は、内部運動を有する動的な3次元空間によって説明可能か？
• RQ2 曲率のない時空やダークマター・ダークエネルギーの仮定なしに、動的な3次元空間フレームワークが重力を一貫して導出可能か？
• RQ3 スパイラル銀河の平坦な回転曲線およびボアホール異常は、3次元空間の速度場と量子物質波との結合によって説明可能か？
• RQ4 宇宙のハッブル膨張は3次元空間力学からどのように生じるか？また、ダークエネルギーを仮定せず、超新星およびガンマ線バーストの赤方偏移データを説明可能か？
• RQ5 一般相対性理論の形式的記述は、本体的欠陥を有するにもかかわらずなぜ成功しているのか？また、動的な3次元空間理論の有効極限としてどのように導出可能か？

主な発見

• 動的な3次元空間は、1887年のミケルソン・モーリー実験および1925/26年のミラー実験を含む少なくとも8つの実験で直接検出されており、光の速度の非等方性（約1/1000）が測定可能である。
• 理論は、ダークマターを必要とせず、スパイラル銀河の平坦な回転曲線およびボアホール異常を説明でき、これらの現象から測定された微細構造定数 α は既知の値と一致する。
• 球対称系におけるブラックホール質量は、3次元空間力学によって高い精度で予測可能であり、一般相対性理論のブラックホール形成メカニズムを仮定せず、天文学的観測と一致する。
• 3次元空間方程式のハッブル膨張解は、パラメータフリーで超新星およびガンマ線バーストの等級-赤方偏移データに完璧に適合し、宇宙年齢は約14.7 Gyrを示し、標準モデルの約14 Gyrよりもやや大きい。
• 観測された「加速」は、ダークエネルギーを仮定した結果の誤った副産物であることが示され、3次元空間モデルは加速を伴わない均一な膨張を予測する。
• 一般相対性理論の時空計量は3次元空間力学から有効な記述として現れるが、時空自体は物理的実在ではなく数学的構成物にすぎず、本体的実在性を有しないことが明らかになった。