[논문 리뷰] Dynamical 3-Space: A Review

Reginald T. Cahill|arXiv (Cornell University)|2007. 05. 29.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 23인용 수 18

한 줄 요약

이 논문은 물리학의 정적 무대가 아니라 내재된 운동을 지닌 역동적인 3차원 공간을 제안한다. 이 흐르는 공간에서 양자 물질파의 굴절 현상으로 중력을 유도하며, 새로운 성분을 도입하지 않고 암흑물질 및 암흑에너지 현상을 설명한다. 또한 일반 상대성 이론이나 암흑에너지가 필요 없이도 허블 팽창과 천체우주 관측 데이터가 자기 일관성 있는 3차원 공간 역학으로 자연스럽게 설명됨을 보여준다.

ABSTRACT

For some 100 years physics has modelled space and time via the spacetime concept, with space being merely an observer dependent perspective effect of that spacetime - space itself had no observer independent existence - it had no ontological status, and it certainly had no dynamical description. In recent years this has all changed. In 2002 it was discovered that a dynamical 3-space had been detected many times, including the Michelson-Morley 1887 light-speed anisotropy experiment. Here we review the dynamics of this 3-space, tracing its evolution from that of an emergent phenomena in the information-theoretic Process Physics to the phenomenological description in terms of a velocity field describing the relative internal motion of the structured 3-space. The new physics of the dynamical 3-space is extensively tested against experimental and astronomical observations, including the necessary generalisation of the Maxwell, Schrodinger and Dirac equations, leading to a derivation and explanation of gravity as a refraction effect of quantum matter waves. The flat and curved spacetime formalisms are derived from the new physics, so explaining their apparent many successes.

연구 동기 및 목표

• 20세기 물리학의 시공간 철학을 뒤집는, 실재성을 지닌 역동적인 3차원 공간의 존재와 그 성질을 입증하는 것.
• 암흑물질이나 암흑에너지를 도입하지 않고도 평탄한 은하 회전곡선, 보어홀 이상현상, 초신성 적색편이 데이터 등 오랫동안 남아있던 중력 및 천체우주론적 이면을 해결하는 것.
• 일반화된 슈뢰딩거 방정식을 통해 역동적인 3차원 공간 프레임워크 안에서 등가원리, 중력 렌즈 효과, 지오데식 운동을 도출하는 것.
• 일반 상대성 이론의 수학적 형식이 효과적인 기술로 나타나지만, 시공간은 물리적 실재가 아니라 수학적 구성물일 뿐이며, 철학적으로 잘못된 것으로 드러나는 바를 보여주는 것.
• 양자 물질과 중력을 정보 이론적 과정에서 기인하는 잠재적 현상으로 통합하며, 공간 자체가 미세구조상수 α를 통해 양자적 행동을 보임을 보여주는 것.

제안 방법

• 뉴턴의 만유인력상수 G와 미세구조상수 α를 사용하여 3차원 공간의 최소한의 역동적 방정식을 수립하며, 물질의 영향과 공간 자체의 상호작용을 기술한다.
• 3차원 공간 속도장과의 결합을 포함한 일반화된 슈뢰딩거 방정식을 도입하여, 비균일하고 시간에 따라 변화하는 공간에서 양자 물질파의 굴절 효과로서 중력을 도출한다.
• 디랙 및 맥스웰 방정식을 일반화하여 3차원 공간 역학을 통합함으로써 상대론적 중력을 유도하고, 빛의 굴절 및 렌즈 효과를 굴절률 유사 효과로 설명한다.
• 3차원 공간 방정식으로부터 허블 팽창 해를 도출하여, 우주의 팽창이 암흑에너지가 아니라 공간 역학 자체에서 내재적으로 발생함을 보여준다.
• 3차원 공간 역학에서 유도된 효과적 메트릭을 사용하여 FRW 메트릭을 복원함으로써, 평탄한 공간에서도 공간 팽창이 발생할 수 있음을 보여주며, 기존 일반 상대성 이론의 가정과 정면으로 배치된다.
• 역사적 및 현대 실험에 대한 이론의 검증: 마이켈슨-몰리 실험, 밀러 실험, 코axial 케이블 이방성 실험, 블랙홀 질량 및 초신성 적색편이 관측 데이터 등.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 1887년 이후 여러 실험에서 관측된 빛의 속도 이방성은 내재된 운동을 지닌 역동적인 3차원 공간으로 설명될 수 있는가?
• RQ2 역동적인 3차원 공간 프레임워크는 시공간의 곡률이나 암흑물질·암흑에너지의 가정 없이 중력을 일관적으로 유도할 수 있는가?
• RQ3 은하의 평탄한 회전곡선과 보어홀 이상현상은 3차원 공간의 속도장과 그가 양자 물질파와 결합하는 방식으로 설명될 수 있는가?
• RQ4 우주의 허블 팽창은 3차원 공간 역학으로 어떻게 유도되며, 암흑에너지가 없이도 초신성 및 감마선 폭발의 적색편이 데이터를 설명할 수 있는가?
• RQ5 일반 상대성 이론의 수학적 형식은 철학적으로 잘못되었음에도 불구하고 성공적으로 작동하는 이유는 무엇이며, 어떻게 역동적인 3차원 공간 이론의 효과적 극한으로 도출되는가?

주요 결과

• 역동적인 3차원 공간은 최소 8개의 실험에서 직접적으로 검출되었으며, 1887년 마이켈슨-몰리 실험과 1925/26년 밀러 실험을 포함하여 빛의 속도 이방성 약 1000분의 1 수준으로 측정되었다.
• 이론은 암흑물질이 필요 없이 은하의 평탄한 회전곡선과 보어홀 이상현상을 설명하며, 이러한 현상들로부터 측정된 미세구조상수 α의 값이 알려진 값과 정확히 일치한다.
• 공간이 구형인 천체계에서 블랙홀 질량은 3차원 공간 역학으로 매우 정확하게 예측되며, 일반 상대성 이론의 블랙홀 형성 메커니즘을 요구하지 않아도 천문 관측 결과와 일치한다.
• 3차원 공간 방정식의 허블 팽창 해는 매개변수 없이 초신성 및 감마선 폭발의 magnitude-redshift 데이터에 완벽하게 맞추어지며, 우주의 나이는 약 14.7 Gyr로 계산되며 표준 모델의 약 14 Gyr보다 약간 큼을 보여준다.
• 관측된 '우주의 가속 팽창'은 암흑에너지를 가정함으로써 발생하는 오류적인 결과로 드러나며, 3차원 공간 모델은 가속 없이 균일하게 팽창하는 우주를 예측한다.
• 일반 상대성 이론의 시공간 메트릭은 3차원 공간 역학에서 효과적인 기술로 나타나지만, 시공간 자체는 물리적 실재가 아니며 수학적 구성물임이 드러난다.