[논문 리뷰] Dynamical 3-Space: Emergent Gravity

Reginald T. Cahill|arXiv (Cornell University)|2011. 02. 16.

Relativity and Gravitational Theory참고 문헌 9인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 중력이 흐르는 비기하학적 공간에서 양자 파동 굴절에 기인하는 비타민 현상으로 재해석되는 역학적 3차원 공간 이론을 제안한다. 갈릴레이의 자유낙하 실험을 재해석하고 공간 유량을 탐지한 마이클슨-모리의 실험을 통합함으로써, 암흑 물질, 암흑 에너지, 평탄한 회전 곡선, 우주 구조를 추가적인 가정 없이 통합된 프레임워크로 설명하는 이론을 유도한다. 주요 매개변수인 G와 α(구조 상수)는 실험 데이터와 직접 연결되어 있다.

ABSTRACT

The laws of gravitation devised by Newton, and by Hilbert and Einstein, have failed many experimental and observational tests, namely the bore hole g anomaly, flat rotation curves for spiral galaxies, supermassive black hole mass spectrum, uniformly expanding universe, cosmic filaments, laboratory G measurements, galactic EM bending, precocious galaxy formation,.. The response has been the introduction of the new epicycles: ``dark matter", ``dark energy", and others. To understand gravity we must restart with the experimental discoveries by Galileo, and following a heuristic argument we are led to a uniquely determined theory of a dynamical 3-space. That 3-space exists has been missed from the beginning of physics, although it was 1st directly detected by Michelson and Morley in 1887. Uniquely generalising the quantum theory to include this dynamical 3-space we deduce the response of quantum matter and show that it results in a new account of gravity, and explains the above anomalies and others. The dynamical theory for this 3-space involves G, which determines the dissipation rate of space by matter, and alpha, which experiments and observation reveal to be the fine structure constant. For the 1st time we have a comprehensive account of space and matter and their interaction - gravity.

연구 동기 및 목표

• 중력과 천체물리학의 장기적인 이면 현상, 예를 들어 보어홀 g 이질현상, 평탄한 회전 곡선, 암흑 에너지를 해결하기 위해 기초 물리학을 재해석함으로써.
• 상대성 이론과 시공간 기하학의 타당성을 도전하기 위해, 상대론적 효과가 절대적인 운동을 통해 역학적 3차원 공간을 통과할 때 발생한다는 것을 보여줌으로써.
• 중력, 양자 이론, 공간 역학을 통합하기 위해, 물질이 흐르는 양자 거품 같은 3차원 공간과의 상호작용으로 중력이 기인하는 현상으로 기인하는 현상을 유도함으로써.
• G(소산률)와 α(구조 상수) 매개변수들이 실험적으로 측정 가능하며 이론의 예측 능력에 핵심적이라는 것을 보여줌.

제안 방법

• 갈릴레이의 자유낙하 관측 결과로부터 기하학적이지 않은 3차원 공간의 역학을 유도함. 공간의 흐름이 관성 가속도를 유도한다고 가정함.
• 공간 속도장 v(r,t)의 갈릴레이 공변 형식을 사용하여 공간을 기하학적 무대가 아니라 역학적 매질로 간주함.
• 이 역학적 공간에서의 양자 이론을 적용하여, 공간의 비균일성과 시간 의존성으로 인해 양자 파동의 굴절 효과로 중력이 기인한다는 것을 보임.
• 역학적 3차원 공간 방정식을 해결하여 블랙홀 및 필라멘트 해를 유도하고, 뉴턴의 1/r²와 대비하여 장거리 1/r 중력 가속도를 도출함.
• 우주선 플라잉바이 도플러 이동, 보어홀 g 이질현상, 블랙홀 질량 스펙트럼 등의 실험 데이터를 사용하여 이론의 매개변수 G와 α를 제약하고 검증함.
• 구조 상수 α ≈ 1/137가 역학적 공간의 자기상호작용 결합 상수로 나타나며, 이는 양자 현상과 중력 현상을 연결함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중력은 시공간의 기하학적 곡률이 아니라, 흐르는 역학적 3차원 공간에서 양자 파동 굴절에 의해 기인하는 잠재적 현상으로 설명될 수 있는가?
• RQ2 왜 나선은 피로형 성간은 평탄한 회전 곡선을 보이며, 암흑 물질을 도입하지 않고도 이를 설명할 수 있는가?
• RQ3 실험실에서 측정된 G의 이질현상과 간섭 우주의 팽창 현상은 모두 같은 기초적인 공간 역학에 기인하는가, 아니면 알려지지 않은 입자나 장에 기인하는가?
• RQ4 구조 상수 α는 공간 역학의 기본 매개변수로 유도될 수 있는가, 이를 통해 양자 이론과 중력을 연결할 수 있는가?
• RQ5 빛의 속도 이방성과 상대론적 효과는 시공간의 불변성보다는 절대적인 운동을 통한 역학적 공간을 통과할 때 더 잘 설명될 수 있는가?

주요 결과

• 이론은 암흑 물질 없이도 보어홀 g 이질현상과 평탄한 회전 곡선을 설명할 수 있으며, 이는 역학적 3차원 공간 내에서 유도된 블랙홀 해로부터 유도된 1/r 중력 가속도에 기반한다.
• G는 공간이 물질로 소산되는 비율을 나타내며, 우주선 플라잉바이 도플러 이동 이상 현상으로 직접 측정된다.
• 구조 상수 α ≈ 1/137는 역학적 3차원 공간의 자기상호작용 결합 상수로 확인되었으며, 블랙홀 질량 스펙트럼과 g 이질현상 데이터로 검증됨.
• 초기 블랙홀과 필라멘트 해는 장거리로 작용하는 인력 중력장을 생성하며, g(r) ∝ 1/r^{1+α/4} 형태를 취함으로써 우주 망사의 구조를 설명함.
• 이론은 유도된 블랙홀로 인해 중심부의 고압 고온 조건으로 인해 행성의 지속적 팽창과 내부 물질 생성을 예측하며, 이는 더 작은 지구 반경에서의 대륙의 맞춤 데이터와 일치함.
• 이론은 일반 상대성 이론의 예측을 반증하며, 상대론적 효과가 시공간 불변성 때문이 아니라 절대적인 운동을 통한 공간 통과 때문임을 보이며, 로렌츠 상대성 이론이 실험적으로 확인됨을 보여줌.