[논문 리뷰] Black Holes and Quantum Theory: The Fine Structure Constant Connection

Reginald T. Cahill|ArXiv.org|2006. 08. 21.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 15인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 동적이고 비국소적인 3차원 공간 내에서의 양자 효과로부터 중력과 블랙홀 질량이 유래됨을 제안하며, 공간의 자기 상호작용 강도를 결정하는 구조상수 α가 그 핵심이다. 일반화된 슈뢰딩거 및 디рак 방정식에서 중력을 유도하고, 19개의 구형 시스템에서 M_BH = (α/2)M를 확인하며, 시공간이 물리적 실재가 아니라 수학적 구성물임을 보여주어 암흑물질 문제와 사건의 지평선 문제를 비국소 공간 역학을 통해 해결한다.

ABSTRACT

The new dynamical theory of space is further confirmed by showing that the black hole masses M_BH in 19 spherical star systems, from globular clusters to galaxies with masses M, satisfy the prediction that M_BH=(alpha/2)M, where alpha is the fine structure constant. As well the necessary and unique generalisations of the Schrodinger and Dirac equations permit the first derivation of gravity from a deeper theory, showing that gravity is a quantum effect of quantum matter interacting with the dynamical space. As well the necessary generalisation of Maxwell's equations displays the observed light bending effects. Finally it is shown from the generalised Dirac equation where the spacetime mathematical formalism, and the accompanying geodesic prescription for matter trajectories, comes from. The new theory of space is non-local and we see many parallels between this and quantum theory, in addition to the fine structure constant manifesting in both, so supporting the argument that space is a quantum foam system, as implied by the deeper information-theoretic theory known as Process Physics. The spatial dynamics also provides an explanation for the `dark matter' effect and as well the non-locality of the dynamics provides a mechanism for generating the uniformity of the universe, so explaining the cosmological horizon problem.

연구 동기 및 목표

• 구형 성간 시스템에서 효과적인 블랙홀 질량이 M_BH = (α/2)M의 법칙을 따르며, 여기서 α는 구조상수임을 입증하는 것.
• 비균일하고 시간에 따라 변하는 동적 공간 내에서 파동함수 굴절에 기인한 중력의 양자 효과로서 중력을 도출하는 것.
• 시공간과 지오데식 경로가 물리적 실재가 아니라 일반화된 디рак 및 슈뢰딩거 방정식에서 기하학적으로 유도됨을 보여주는 것.
• 비국소적 공간 역학을 통해 암흑물질 효과와 천문학적 사건의 지평선 문제를 설명하는 것.
• 관측 데이터를 통해 블랙홀 질량에 대한 이론적 예측을 검증하고, 빛의 속도 이방성과 새로운 공간 역학의 타당성을 입증하는 것.

제안 방법

• 구조적이고 유동적인 3차원 공간의 역학을 통합한 일반화된 슈뢰딩거 및 디рак 방정식을 도입하여, 중력 가속도가 양자 효과로서 도출됨을 보이는 것.
• E³ 또는 S³에 임bedded된 3차원 공간 네트워크의 최소 동역학을 유도하여 공간의 비균일성과 시간 변화를 모델링하는 것.
• 일반화된 맥스웰 방정식을 적용하여 공간 유동의 특이점으로 인한 빛의 굴절과 중력 렌즈 효과를 예측하는 것.
• 공간 유동의 벡터 초위를 사용하여 태양계가 3차원 공간에 대해 400 km/s로 운동하는 것을 모델링하고, 곡률이 없는 시공간을 가정한 채 빛의 굴절을 설명하는 것.
• 일반화된 디рак 방정식에서 기하학적으로 유도된 시공간 형식과 지오데식 경로를 기반으로, 시공간이 물리적 실재가 아니라 수학적 구성물임을 보여주는 것.
• 관측된 19개의 구형 시스템(구형 은하단에서 은하에 이르기까지)의 블랙홀 질량을 이론적 예측 M_BH = (α/2)M에 맞추어 검증하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 구형 성간 시스템에서 효과적인 블랙홀 질량이 M_BH = (α/2)M의 법칙에 따라 구조상수 α에 비례하는가?
• RQ2 비균일하고 시간에 따라 변하는 동적 3차원 공간 내에서 파동함수 굴절에 기인한 중력의 양자 효과로서 중력을 도출할 수 있는가?
• RQ3 일반화된 슈뢰딩거 및 디рак 방정식이 어떻게 시공간과 지오데식 운동을 수학적으로 유도하는가?
• RQ4 관측된 '암흑물질' 효과가 보이지 않는 물질이 아니라, 동적 공간이 존재할 경우 뉴턴 중력 법칙의 실패로 인한 것인가?
• RQ5 3차원 공간의 비국소적 역학이 초광속 정보 전달을 가능하게 하여 천문학적 사건의 지평선 문제를 해결하는가?

주요 결과

• 구형 은하단에서 은성에 이르기까지 19개의 구형 성간 시스템에서 효과적인 블랙홀 질량이 M_BH = (α/2)M를 매우 잘 따르며, 이는 이론에 대한 강력한 관측적 지지가 된다.
• 중력은 양자 효과로서 도출되며, 물질의 가속도는 구조적이고 유동적인 3차원 공간의 대류 가속도와 정확히 일치한다.
• 시공간 구조와 지오데식 경로는 일반화된 디рак 방정식에서 기하학적으로 유도되며, 이는 시공간이 물리적 실재가 아니라 수학적 형식임을 확인한다.
• 현대 실험으로 확인된 빛의 속도 이방성은 태양계가 동적 3차원 공간에 대해 400 km/s로 운동하기 때문임을 설명할 수 있다.
• '암흑물질' 효과는 비균일하고 시간에 따라 변하는 3차원 공간이 존재할 경우 뉴턴 중력 법칙의 실패로 인한 것이며, 보이지 않는 물질의 형태가 아니다.
• 3차원 공간의 비국소적 역학은 사건의 지평선 내부에서 정보가 탈출할 수 있도록 하며, 우주의 대규모 균일성을 설명함으로써 천문학적 사건의 지평선 문제를 해결한다.