[論文レビュー] Quantum Field Mechanics: Complex-Dynamical Completion of Fundamental Physics and Its Experimental Implications

Andrei P. Kirilyuk|ArXiv.org|Jan 29, 2004

Quantum Mechanics and Applications参考文献 61被引用数 13

ひとこと要約

本稿は、二つのプロトフィールド間の相互作用から生じる還元不能な動的複雑性から、素粒子、量子的性質、相対論的効果を導く、因果的に完全で非摂動的なフレームワークとしての量子場力学を提唱する。量子の『不思議さ』—重ね合わせ、もつれ、波動と粒子の二重性—が、多価で複素的な動的性質から自然に生じることを示し、標準的量子理論の公理的原理に代わる、統一的で現実的な代替案を提示する。

ABSTRACT

This report provides a brief review of recently developed extended framework for fundamental physics, designated as Quantum Field Mechanics and including causally complete and intrinsically unified theory of explicitly emerging elementary particles, their inherent properties, quantum and relativistic behaviour, interactions and their results. Essential progress with respect to usual theory is attained due to the unreduced, nonperturbative analysis of arbitrary interaction process revealing a qualitatively new phenomenon of dynamic multivaluedness of interaction results and their dynamically entangled structure giving rise to universally defined dynamic complexity (physics/9806002) and absent in usual, always perturbative and dynamically single-valued models with the zero value of unreduced complexity (including substitutes used for "complexity", "chaoticity", "self-organisation", etc.). It is shown how the observed world structure, starting from elementary particles and their interactions, dynamically emerges from the unreduced interaction between two initially homogeneous, physically real protofields (quant-ph/9902015, quant-ph/9902016). In that way one avoids arbitrary imposition of abstract entities and unprovable postulates or "principles", let alone "mysteries", of conventional theory, which now obtain unified, consistent and realistic explanation in terms of unreduced dynamic complexity. We complete the description of fundamental world structure emergence and properties by an outline of experimental implications and resulting causally substantiated change of research strategy.

研究の動機と目的

• 標準的量子理論および相対論的理論の概念的不完全性と基礎的パラドックスを解消すること。
• 主流物理学における便宜的公理や「謎」を、因果的に整合した、動的に出現する枠組みに置き換えること。
• 相互作用プロセスの非摂動的・還元不能な分析を展開し、内在的な多価性と複雑性を明らかにすること。
• プロトフィールド相互作用に根ざした単一の動的起源から、量子的および相対論的現象を統合すること。
• 量子ビートダイナミクス、共鳴、および準素粒子効果に関する実験的に検証可能な予測を提供すること。

提案手法

• 任意の相互作用プロセスに対する還元不能で非摂動的な分析を用い、動的多価性を明らかにすること。
• 二つの初期的に均一なプロトフィールドの相互作用から、空間、時間、粒子、場といった基本的実体を導出すること。
• 完全な相互作用ダイナミクスから導かれる普遍的に適用可能な基本的量としての動的複雑性を導入すること。
• ド・ブロイの二重解法を、量子レベルにおける複素的ダイナミカル拡張の基盤として用いること。
• ド・ブロイ波長とコンプトン波長/周波数の共鳴条件を、量子ビートダイナミクスの観測的サインとして特定すること。
• 本フレームワークを応用し、電子顕微鏡における像の鮮鋭度変化や結晶内での共鳴粒子散乱といった測定可能な効果を予測すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 抽象的原理を仮定せずに、統一的で非摂動的な相互作用プロセスから、なぜ量子的性質と相対論的効果が生じるのか。
• RQ2 因果的に完全な枠組みにおいて、重ね合わせ、もつれ、双対性といった量子の『不思議さ』の起源は何か。
• RQ3 相互作用の結果としての動的多価性は、粒子系における観測可能な共鳴現象と結びつけられるか。
• RQ4 プロトフィールド相互作用における仮想ソリトンジャンプの量子ビートダイナミクスから、どのような実験的サインを導出できるか。
• RQ5 還元不能なダイナミクスの内在的複雑性は、閉じた系における古典的性質の出現をどのように導くか。

主な発見

• 量子場力学は、プロトフィールド相互作用の還元不能なダイナミクスから、空間、時間、質量、電荷、スピン、相互作用力までを導出し、任意の公理を排除する。
• 理論は、波動と粒子の二重性、不確定性、もつれといった量子現象を、複雑な相互作用ダイナミクスに起因する動的多価性の自然な結果として説明する。
• ド・ブロイ波長とコンプトン波長が等しくなる共鳴条件は、$ E_r = ilde{E}_0 ilde{E}_0 = ilde{E}_0 ilde{E}_0 $ で表され、$ E_r - E_0 ilde{E}_0 ilde{E}_0 $ に対応する。この状態では、電子のエネルギーが約211 keVのとき、電子顕微鏡における像の鮮鋭度変化といった観測可能な効果が生じる可能性がある。
• 第二の共鳴は、『黄金比』速度 $ v/c = ( ilde{v} - 1)/2 ilde{v} ilde{v} $、ここで $ ilde{v} ilde{v} $ において生じ、ド・ブロイ波長と相対論的にスケーリングされたコンプトン波長が一致する。
• 理論は、結晶内を通過する高速な荷電粒子の散乱における観測可能な量子カオス効果を予測し、チャネル化された電子と結晶格子間の共鳴による量子ビートパulsationの実験的検出が確認されている。
• 本フレームワークは、動的につながった多価な結果を通じて、閉じた系における古典的性質の出現を因果的に根拠づけた非摂動的説明を提供する。