[논문 리뷰] Dark matter as a Ricci soliton

Stuart Kauffman, Kauffman, Stuart|arXiv (Cornell University)|2009. 07. 15.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 17인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 물리법칙이 고정된 것이 아니라, '유능한 제약 조건'(즉, 인접 가능한 가능성의 급격한 성장을 허용하는 법칙)이 승자로 뽑히는 비생물학적 자연선택 과정을 통해 도출된다는 것을 제안한다. 감소론을 비생물학적 자연선택과 법칙적 제약 조건을 가진 다윈주의적 프레임워크로 대체함으로써, 이론적 완결성의 꿈에 도전하는 부분적으로 법칙이 없는 열린 우주가 진정으로 창의적이고 진화적인 가능성을 지닌다는 것을 시사한다.

ABSTRACT

In this paper we consider clumped baryonic matter as a spherically symmetric barotropic fluid associated with a compact four-dimensional Einstein manifold with a four-radius that is determined by the fluid density. We further investigate the properties of these matter generated manifolds and show that because of their homogeneity and isotropy they exhibit FLRW metric properties and expand with cosmic time. At low densities such as those encountered in star clusters, galaxies and galactic clusters, these manifolds are large and show the same properties that are currently attributed to dark matter.

연구 동기 및 목표

• 물리학에서 감소론의 기초적 가정, 특히 모든 물리적 현상이 기본 법칙에 논리적으로 함의된다는 개념을 도전한다.
• 다윈주의적 진화, 즉 '맹목적인 최종 원인'(적응의 기회)을 통해 유도되는 추론을 넘어서, 창의적이고 열린 우주의 가능성을 허용하는 진화의 원동력이 되는 것을 주장한다.
• 우주 자체가 가능한 법칙들 사이에서 비생물학적 자연선택 과정을 겪을 수 있는지 탐구하며, 이 과정이 인접 가능한 가능성의 성장을 극대화하는 법칙을 선택하는가를 묻는다.
• 다중우주가 아닌 단일 우주가 '유능한 제약 조건'의 진화적 선택을 통해 승자로 뽑힌다는 점에서, 인류원리(anthropic principle)를 재구성한다.
• 법칙이 절대적인 것이 아니라, 우주의 자체 진화적 궤적에 의해 선택된 유능한 제약 조건이라는 점을 제안함으로써, 양자-고전적 상호작용 영역에서 법칙의 결여와 창의성을 가능하게 한다.

제안 방법

• 아리스토텔레스의 사원인을 재해석하여, '최종 원인'을 뉴턴의 '효과 원인'과는 다를 바 있는 비추론적, 기회 기반의 진화 추진력으로 강조한다.
• 데이비드 데프의 '맹목적 목적론' 개념을 적용하여, 생물권과 우주의 적응이 사전에 정해진 법칙이 아니라 기회에서 비롯된다는 점을 주장한다.
• 카를 포퍼의 주장, 즉 특수상대성이론의 환경에서 분리된 상태의 진화를 함수 f로 미래 상태로 매핑할 수 없다는 점을 인용하여, 함의 기반의 종합이론이 논리적으로 불가능하다는 결론을 이끌어낸다.
• 결과를 규정하지 않지만 새로운 가능성의 출현 조건을 만드는 '유능한 제약 조건'이라는 개념을 도입한다.
• 단일 우주 내에서의 진공 선택 원칙을 제안하며, 경쟁하는 법칙들 사이에서 간섭의 상호작용 또는 맹목적 선택이 '승자로 뽑힌' 우주를 만들어낸다.
• 파인만의 역사 합성과 생물학적 사전적응의 유사성을 통해, 사전에 지정된 변수로는 환원할 수 없는 '가능성'의 본질을 설명한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 우주는 고정된 법칙 집합에 의해 지배되는 것이 아니라, 유능한 제약 조건의 비생물학적 자연선택 과정을 통해 진화하는 것으로 이해될 수 있는가?
• RQ2 '맹목적인 최종 원인'(적응의 기회)은 추론적 함의에 의존하지 않고도 우주의 진화를 이끄는 데 어떻게 작용할 수 있는가?
• RQ3 법칙이 종합이론에 의해 결정되는 것이 아니라, 자연선택과 유사한 과정을 통해 자신의 법칙을 선택하는 우주가 논리적으로 가능할 수 있는가?
• RQ4 어떤 기준이 '승자로 뽑힌' 우주의 기준이 되며, 그런 우주는 어떻게 자신의 인접 가능한 가능성의 성장을 극대화할 수 있는가?
• RQ5 약한 인류원리는 '유능한 제약 조건'을 통한 법칙 선택에 기반한 단일 우주의 진화적 모델로 대체될 수 있는가?

주요 결과

• 논문은 감소론, 즉 기본 법칙으로부터의 추론적 함의에 기반한 접근이 생물권과 우주의 복잡성의 기원을 설명하는 데는 부적절하다고 결론을 내린다.
• 다윈주의적 사전적응과 맹목적인 최종 원인(예: 척추동물의 눈이 생길 수 있는 기회)은 충분한 자연법칙으로 기술될 수 없으며, 이는 물리이론의 완전성에 도전한다.
• 특수상대성이론의 분리 과정을 함수 f로 미래 상태로 매핑할 수 없다는 점은, 함의 기반의 종합이론이 논리적으로 불가능하다는 것을 시사한다.
• 우주는 종합이론에 의해 지배되는 것이 아니라, 인접 가능한 가능성의 성장을 극대화하는 데 초점을 맞춘 유능한 제약 조건의 선택을 통해 진화한다.
• 우리가 사는 단일 우주는 가능한 법칙들 사이에서 비생물학적 자연선택 과정을 통해 '승자'로 뽑힌 것으로 볼 수 있으며, 승자 기준은 인접 가능한 가능성의 빠른 팽창이다.
• 이 프레임워크는 다중우주와 약한 인류원리를 대체하여, 자율적으로 조직화되고 부분적으로 법칙이 없는 시스템으로서의 우주의 역동적이고 진화적인 모델을 제공한다.