[논문 리뷰] Process Physics: From Quantum Foam to General Relativity

Reginald T. Cahill|ArXiv.org|2002. 03. 05.

Quantum Electrodynamics and Casimir Effect참고 문헌 37인용 수 17

한 줄 요약

이 논문은 공간, 시간, 양자역학, 일반상대성이론이 자기조율되고 의미론적인 정보 체계에서 유도된 자기참조적으로 제한된 신경망으로 모델링된 시스템에서 기인한다고 제안한다. 주요 기여는 일반상대성이론이 기본적인 이론이 아니라, 두 가지 별개의 효과에서 비롯된 현상론적 구성물임을 보여주는 것으로, 그 두 가지 요소는 물질에 대한 양자우주(quantum foam)의 중력 유사 반응과 고전적 측정 프로토콜이며, 양자중력은 오히려 이 과정-우주(프로세스-스페이스)의 유도된 양자 호모토피 필드 이론에 뿌리를 두고 있음을 밝힌다.

ABSTRACT

Progress in the new information-theoretic process physics is reported in which the link to the phenomenology of general relativity is made. In process physics the fundamental assumption is that reality is to be modelled as self-organising semantic (or internal or relational) information using a self-referentially limited neural network model. Previous progress in process physics included the demonstration that space and quantum physics are emergent and unified, with time a distinct non-geometric process, that quantum phenomena are caused by fractal topological defects embedded in and forming a growing three-dimensional fractal process-space, which is essentially a quantum foam. Other features of the emergent physics were: quantum field theory with emergent flavour and confined colour, limited causality and the Born quantum measurement metarule, inertia, time-dilation effects, gravity and the equivalence principle, a growing universe with a cosmological constant, black holes and event horizons, and the emergence of classicality. Here general relativity and the technical language of general covariance is seen not to be fundamental but a phenomenological construct, arising as an amalgam of two distinct phenomena: the `gravitational' characteristics of the emergent quantum foam for which `matter' acts as a sink, and the classical `spacetime' measurement protocol, but with the later violated by quantum measurement processes. Quantum gravity, as manifested in the emergent Quantum Homotopic Field Theory of the process-space or quantum foam, is logically prior to the emergence of the general relativity phenomenology, and cannot be derived from it.

연구 동기 및 목표

• 중력이 시공간의 굴곡이 아니라, 양자우주 동역학의 유도 효과임을 재해석함으로써 양자역학과 일반상대성이론을 통합하는 것.
• 기하학적 모델을 의미론적·정보이론적 프레임워크로 대체함으로써 고전물리학의 기초적 한계, 즉 측정 문제와 시간의 본질을 해결하는 것.
• 일반공변성과 시공간이 기본적인 것이 아니라, 양자우주 행동과 고전적 측정 프로토콜의 융합에서 유도된다는 것을 보여주는 것.
• 양자중력이 일반상대성이론보다 논리적으로 우선하며, 분수적이고 과정 기반의 정보 체계의 자기조율 동역학에서 기인한다는 것을 보여주는 것.
• 기하학적이지도 않고 환원주의적이지도 않은 현실 모델 안에서 관성, 시간 지연, 블랙홀, 우주상수의 인과적 설명을 제공하는 것.

제안 방법

• 기하학적 구조나 물리 법칙을 사전에 가정하지 않고, 내부 의미론적 정보 처리를 통해 진화하는 자기참조적으로 제한된 신경망으로 현실을 모델링하는 것.
• 자기참조적 노이즈 개념을 활용하여, 질서(공간과 시간, 양자 현상 포함)의 기원이 되는 음엔트로피의 원천으로 삼는 것.
• 일반상대성이론의 현상론적 기초를 두 가지 요소에서 도출하는 것: 물질 쪽으로 향하는 양자우주에 대한 중력 유사 확산, 그리고 고전적 측정 프로토콜.
• 유도된 시공간의 곡률이 중력의 원인이 아니라, 측정 프로토콜의 결과물이며, 비국소적 양자 과정에 의해 위반된다는 것을 보여주는 것.
• 일반공변성에 의존하지 않는, 과정-스페이스(양자우주)의 유도된 양자 호모토피 필드 이론으로서의 양자중력을 수립하는 것.
• 보른 양자 측정 메타규칙을 시스템의 자기참조적 구조의 결과로 적용하여, 파동함수 붕괴가 의미론적 정보 처리의 결과임을 설명하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 일반상대성이론이 기본 이론이 아니라 유도된 현상론적 구조로 유도될 수 있는가?
• RQ2 시공간의 굴곡이 아니라면 중력의 기원은 무엇이며, 양자우주 동역학과 어떻게 관련되는가?
• RQ3 시간은 기하학적이지 않은 과정 기반 현상으로서 공간과 어떻게 다를 수 있는가?
• RQ4 왜 양자 측정은 확률적 결과를 낳는가? 이는 자기참조적 정보 체계에서 어떻게 기인하는가?
• RQ5 자기참조적 노이즈는 본질적으로 문법적 체계에서 질서와 음엔트로피를 어떻게 생성하는가?

주요 결과

• 일반상대성이론은 기본 이론이 아니라, 양자우주 동역학과 고전적 측정 프로토콜의 융합에서 유도된 현상론적 구성물이며, 시공간 곡률은 후자의 결과물에 불과하다.
• 양자중력은 일반상대성이론에서 도출될 수 없으며, 오히려 분수적이고 과정 기반의 양자우주에서 유도된 양자 호모토피 필드 이론에 뿌리를 두고 있다.
• 등가원리와 관성은 기하학적 법칙을 사전에 가정하지 않고도, 과정-스페이스의 자기조율 동역학에서 자연스럽게 유도된다.
• 시간은 별개의 비기하학적 과정이며, 경험적 '현재(now)'는 자기참조적 노이즈에서 기인하며, 이는 결정론적 시공간 모델과 정면으로 배치된다.
• 보른 법칙과 양자 측정 결과는 시스템의 의미론적 자기참조적 구조의 결과로 나타나며, 측정 문제를 해결한다.
• 우주상수와 블랙홀의 사건의 지평선은 성장하는 분수적 과정-스페이스의 유도적 특성으로서 관측 현상과 일치한다.