[論文レビュー] Time and Reality of Worldtubes

Vesselin Petkov|arXiv (Cornell University)|Dec 1, 2008

Relativity and Gravitational Theory参考文献 16被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、物理的対象の四次元時空的歴史（ワールドチューブ）が、数学的抽象概念ではなく物理的に現実であると主張している。運動論的相対論的効果を分析することで、著者は、このような効果が四次元的ワールドチューブの存在がなければ不可能であることを示しており、慣性、重力的力、および時間的に不連続であるとみなされる量子対象を理解する基盤を提供する。これにより、量子力学のパラドックスのない解釈が可能になる。

ABSTRACT

In this essay, dedicated to the one hundredth anniversary of Hermann Minkowski's talk "Space and Time", I argue that physicists should face the issue of the reality of spacetime and worldtubes of physical objects for two reasons. First, this issue is not a philosophical question, as some appear to think, since the kinematical special relativistic effects would be impossible, as will be demonstrated, if the physical objects involved in these effects did not exist as four-dimensional worldtubes. Second, taking into account that worldtubes are real four-dimensional objects provides an unexpected insight into the origin of inertia, the nature of the force acting on a body supported in a gravitational field, and possibly even the nature of quantum objects.

研究の動機と目的

• 運動論的相対論的効果が生じるためには、時空およびワールドチューブの物理的実在が不可欠であることを確立すること。
• 歴史的および論理的分析を通じて、時間の現在主義的見解が概念的不整合を示すことで、これを挑戦すること。
• ワールドチューブの実在が、慣性の起源や重力的力の性質といった物理学の深い謎をどのように解消できるかを検討すること。
• 量子対象を時間的に不連続に存在する時空的モデルとして提案し、標準的解釈における測定パラドックスを回避すること。
• 根本的物理学の進展において概念的分析の重要性を再確認し、そのような作業が哲学的であるのではなく物理的であるという見解に反対すること。

提案手法

• 特殊相対性理論の運動論的結果を分析することで、時間の遅れや長さの収縮といった効果が、四次元的ワールドチューブの存在を必要とすることを示す。
• アリストテレスおよびアウグスティヌスの歴史的分析を用いて、時間の現在主義的見解における矛盾、特に「今」が同時に分割可能かつ分割不能であるというパラドックスを暴露する。
• 存在は生じることも消滅することもできないというエレアティクスの議論を適用し、四次元的かつ変化のない現実を示唆する。
• 量子対象を連続的なワールラインとしてではなく、時空内の散在する四次元的点としてモデル化し、そのコンプトン周波数がこれらの点の密度を決定するとする。
• 電子の検出は、電子の四次元的点が測定によって捕らえられ、その後同じ位置に点が現れるときに起こると提案する。
• 時空的モデルを用いて、量子力学の確率的行動と時空の決定論的・永遠的構造の両立を図り、相対性理論と量子力学の間の矛盾を回避する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 物理的対象が四次元的ワールドチューブとして存在しない限り、時間の遅れや長さの収縮といった運動論的相対論的効果がなぜ不可能なのか？
• RQ2 時間の現在主義的見解は、特に「今」の性質に関して、どのような論理的矛盾を引き起こすのか？
• RQ3 ワールドチューブの実在が、慣性の起源や重力場に支えられた物体に働く力の性質を説明できるか？
• RQ4 量子対象が時空内に連続的なワールラインでない場合、それらの性質は何か？
• RQ5 時間的に不連続に存在する量子対象の時空的モデルが、量子力学における測定パラドックスをどのように解消できるか？

主な発見

• 時間の遅れや長さの収縮といった運動論的相対論的効果は、物理的対象が時空内で四次元的ワールドチューブとして存在しない限り、物理的に不可能である。
• 時間の現在主義的見解は論理的矛盾を引き起こす：『今』は時間的順序を許すために分割可能でなければならないが、同時に現在としての地位を保つために分割不能でもある。この二重性は、その整合性を損なう。
• ワールドチューブの実在は、物体が埋め込まれた時空の幾何学的構造から生じる慣性の起源を自然に説明する。
• 重力場に支えられた物体に働く力は、ワールドチューブモデルに整合する四次元的時空幾何学の結果として理解できる。
• 電子のような量子対象は連続的なワールラインではなく、時空内の離散的な四次元的点の集合として存在し、そのコンプトン周波数が1秒間に存在する点の数を決定する。
• 量子対象の確率的行動は、波動関数が非ゼロとなる領域に散在するこれらの四次元的点の時空的分布に起因し、単一の電子に対しても干渉縞が生じる可能性を許容する。