[論文レビュー] Time generated by intrinsic observers

Karl Svozil|ArXiv.org|Apr 15, 2009

Cellular Automata and Applications参考文献 6被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、外部の「神の目」の視点にアクセスできない物理系に埋め込まれた内在的観測者—すなわち、外部からの視点を持たない実体—が、音波を用いた同期といった操作的規約を通じて、自らの時間と空間の概念を構築できるかを検討する。もともとの系が決定論的であるにもかかわらず、内在的観測者は補完性と慣性系を経験する。論文は、超光速移動に起因する時間パラドックスが物理的不可能性ではなく、空間時間の構築が不適切であることに起因する可能性を示唆する。

ABSTRACT

We shortly review the construction of knowledge by intrinsic observers. Intrinsic observers are embedded in a system and are inseparable parts thereof. The intrinsic viewpoint has to be contrasted with an extrinsic, "God's eye" viewpoint, from which the system can be observed externally without in any way changing it. This epistemological distinction has concrete, formalizable consequences. One consequence is the emergence of "complementarity" for intrinsic observers, even if the underlying system is totally deterministic (computable). Another consequence is the appearence of time and inertial frames for intrinsic observers. The necessary operational techniques are developed in the context of Cellular Automata. We finish with a somewhat speculative question. Given space-time frames generated by clocks which use sound waves for synchronization; why could supersonic travel not cause time paradoxes?

研究の動機と目的

• 内在的観測者—系に埋め込まれ、外部の視点にアクセスできない者—が、一貫した時間と空間の概念をどのように構築できるかを調査すること。
• 外在的「神の目」の視点と比較して、内在的観測者の操作的枠組みの特徴を明らかにし、認識論的差異を強調すること。
• 完全に決定論的な系であっても、操作的制約のおかげで、内在的観測者が補完性と慣性系を経験することを示すこと。
• 超光速移動に起因する時間パラドックスが、物理的不可能性ではなく、空間時間の構築の欠陥に起因する可能性を検討すること。
• 同期手法（例：音波）が、埋め込まれた観測者にとって慣性系と時間的順序をどのように生成するかを検討すること。

提案手法

• 論文は、内在的観測者の操作的手続きを模擬するため、セルオートマトンを形式的モデルとして用いる。物理的操作（同期や測定）を状態遷移規則として符号化する。
• 光を用いたアインシュタインの同期と類似する、波動伝播（例：音波）に基づく同期手順を定義し、同時性と時間間隔を確立する。
• CAベースの光時計の変換規則を明示的に定義し、異なる慣性系における時計と信号の挙動をモデル化する。
• 理論的記述の階層を組み込む：より深い根本理論（例：電磁気学）から、より表面的な理論（例：音波に基づくスモロン物理学）が「シェル理論」として出現する。アンドリュースの「出現的法則」の概念に類似する。
• ブリッジマンの操作主義を適用し、理論的概念が抽象的・形而上的な仮定ではなく、測定可能で物理的な操作に基づくべきであると主張する。
• ローレンツ変換と対角化技術を用いて、時間の遡及的信号伝播と時間パラドックスをモデル化し、ゴデルとチューリングの不決定性証明と類似性を示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 外部参照フレームにアクセスできない制限された系に閉じ込められた内在的観測者が、どのように一貫した時間と空間の概念を構築できるか？
• RQ2 決定論的系における内在的観測者が、根本的な力学が完全に計算可能であるにもかかわらず、なぜ依然として補完性を経験するのか？
• RQ3 電磁波ではなく、波動伝播（例：音波）に基づく操作的同期手順から、慣性系と時間的順序が生じるのか？
• RQ4 相対論的状況における時間パラドックスが、物理的不可能性ではなく、空間時間の構築の欠陥に起因する程度はどの程度か？
• RQ5 観測者の同期メカニズムが光ではなく、遅い波（例：音波）に基づいている場合、なぜ超光速移動が時間パラドックスを引き起こさないのか？

主な発見

• 決定論的系における内在的観測者でも、根本的な力学に不確実性がなくとも、操作的制約のおかげで補完性を経験する。
• 時間と空間の構築は絶対的ではなく、観測者が用いる操作的規約（例：波に基づく同期）に依存し、フレーム依存の慣性構造が生じる。
• 時間の遡及的信号伝播に起因する時間パラドックスは、物理的不可能性ではない可能性があり、観測者が空間時間を不正確または不整合に構築したことによるものである。
• 音波に基づく同期（例：「スモロン」）を用いる観測者では、対角化に基づく時間パラドックスを操作的に実現できない。その物理法則は、根本理論における隠れた、観測不能な自由度によって制限されている。
• このモデルは、空間時間が形而上的な与件ではなく、操作的手続きから構築された理論的構造であると示唆する。この構築の不整合が、一見するとうわさのパラドックスを説明できる。
• 論文は、超光速移動の不可能性が、根本的な法則ではなく、観測者の同期フレームワークに起因する可能性を示唆している。特に、そのフレームワークが光ではなく遅い信号（例：音波）に基づいている場合である。