[論文レビュー] Elementary Physics in the Cellular Automaton Universe

Robert L. Kurucz|arXiv (Cornell University)|May 18, 2006

Cellular Automata and Applications参考文献 4被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、宇宙が連続的時空や一般相対性理論に代わるデジタルで微細な枠組みとして、有限で離散的な細胞自動車としての宇宙を提案している。すべての物理法則は、セルの格子上での単純な規則から生じる。観測データから素粒子物理学および宇宙論を導出し、粒子は質量ゼロの複合体であり、重力は慣性質量から生じ、宇宙は拡張しない。主な結果として、曲がった空間の否定、質量の内部運動からの生じる性質、そして超質量ボソン核から始まるブラックホール進化の新しいモデルが得られる。

ABSTRACT

General relativity is a mathematical model that uses sophisticated geometry to describe simple physics. It agrees with experiment in the few tests that can be made, but the whole edifice is not physics. Instead of using observations to test that model, I derive a simple empirical model of elementary physics and cosmology from the observations. The observations imply that the universe is a finite cellular automaton; that there is no curved space; that fundamental particles are massless; that "massy" particles, including electrons, are composed of fundamental particles; that gravitational mass is inertial mass; that black holes are made from neutrons compressed into bosons; that the universe was produced from cold compressed particles, not radiation; and that the universe is not expanding.

研究の動機と目的

• 一般相対性理論のような理論的モデルに頼らず、観測データから素粒子物理学および宇宙論を導くこと。
• 曲がった時空、特異点、無限大が物理理論に存在するという仮定を挑戦し、これらが物理的現実ではなく数学的誤差であると主張すること。
• 質量ゼロの粒子が内部運動によって複合的に結合して質量を持つ粒子を形成することを確立し、なぜ質量を持つ粒子が光速に達できないかを説明すること。
• 質量そのものが基本的性質でないとして、重力を質量関数ではなく、慣性質量と重力質量が等しく、運動量の力学的性質から生じることを再定式化すること。
• 拡張しない有限な細胞自動車宇宙を提唱し、ブラックホールが超質量ボソン状態から始まり、核合成物質へと進化することを示すこと。

提案手法

• 宇宙を有限な3次元モジュラー格子（細胞自動車）としてモデル化し、時間は離散的ステップで、各セルが空間的・時間的近傍セルの状態に基づいて更新される。
• 移動のルールを定義し、ターゲット座標（Tx, Ty, Tz）を追跡し、隣接セルの状態に基づいて位置を更新する。エネルギー保存はカウンタ Ne を通じて実現する。
• 光速を空間ステップと時間ステップの比として定義（1ターンに1セル移動）し、すべての基本粒子が質量ゼロで光速で移動することを保証する。
• 相対論的類似の場の方程式（例：相対論的補正付きの修正ニュートン重力）を用い、移動する物体の重力場を記述する。クーロン定数の代わりに GM を用いる。
• 密度の下限値を導入：それより高い密度では重力が反発的になり、超質量ブラックホールが中性子、次に陽子、電子、原子核へと拡張する。
• 統計的平衡と粒子相互作用を用い、ビッグバン特異点やバリオン非対称性を仮定せず、原始核合成の元素豊度を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一般相対性理論や曲がった時空を仮定せず、観測から素粒子物理学および宇宙論を経験的に導くことは可能か？
• RQ2 離散的宇宙においてすべての基本粒子が光速で移動するならば、なぜ質量を持つ粒子が存在できるのか？
• RQ3 質量が基本的性質でない場合、重力の起源は何か？
• RQ4 拡張しない宇宙において、ブラックホールがどのように形成され、我々が観測する物質へと進化するのか？
• RQ5 相対論的時空曲率を用いずに、水星の近日点移動をどのように説明できるか？

主な発見

• 宇宙は曲がった空間も特異点も無限大も持たない有限な細胞自動車であり、すべての物理的概念は離散的格子のダイナミクスから生じる。
• すべての基本粒子は質量ゼロで光速で移動する。質量を持つ粒子は、内部運動による合成であり、その合成速度は c より小さい。
• 重力的質量は慣性的質量に等しく、運動量を速度で割ったものとして生じる。光子を含むすべての粒子が重力を経験し、重力を生成する。
• ブラックホールは中性子がボソンに圧縮されたものであり、超質量ブラックホールは光速未満で拡張し、逐次崩壊によって陽子、電子、原子核を形成する。
• 宇宙は放射から始まったのではなく、冷たく圧縮された粒子から始まった。拡張はなく、宇宙背景放射は初期格子内の密度揺らぎから生じる。
• 水星近日点移動は、相対論的場効果と粒子運動によって説明され、時空曲率ではなく説明される。観測された13.489"/軌道の大部分は座標系の歳差と相互作用によるものである。