[논문 리뷰] Simulating space and time

Brian Whitworth|arXiv (Cornell University)|2010. 11. 26.

Data Visualization and Analytics참고 문헌 35인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 공간과 시간이 처리 노드의 분산 그리드 네트워크로부터 유도된다는 것을 제안한다. 여기서 물리적 현실—공간, 시간, 물질, 에너지—는 정보 처리의 동적 출력으로 나타난다. 이 모델은 시공간을 3차원 초구 표면으로 시뮬레이션하며, 시간은 이산적인 처리 사이클로, 빛은 처리 파동으로, 양자 붕괴는 불가역적인 선택으로 간주한다. 이는 정보 이론적 기반에서 상대성 이론과 양자역학을 통합하는 프레임워크를 제공한다.

ABSTRACT

This chapter asks if a virtual space-time could appear to those within it as our space-time does to us. A processing grid network is proposed to underlie not just matter and energy, but also space and time. The suggested "screen" for our familiar three dimensional world is a hyper-sphere surface simulated by a grid network. Light and matter then travel, or are transmitted, in the "directions" of the grid architecture. The processing sequences of grid nodes create time, as the static states of movies run together emulate events. Yet here what exists are not the static states, but the dynamic processing between them. Quantum collapse is the irreversible event that gives time its direction. In this model, empty space is null processing, directions are node links, time is processing cycles, light is a processing wave, objects are wave tangles and energy is the processing transfer rate. It describes a world where empty space is not empty, space warps, time dilates, and everything began when this virtual universe "booted up".

연구 동기 및 목표

• 정보 처리 기반의 시뮬레이션 우주가 공간과 시간의 관측 가능한 성질을 재현할 수 있는지 조사하기.
• 객관적 현실의 가정을 기각하고 처리를 기본 기초로 대체함으로써 양자역학과 상대성 이론을 조화시키기.
• 공간, 시간, 물질, 에너지가 이산적 처리 노드로 이루어진 그리드 네트워크에서 유도되는 계산적으로 실현 가능한 모델을 제안하기.
• 이론이 참임을 증명하는 것이 아니라, 그러한 모델이 알려진 물리 법칙과 현상을 재현할 수 있는지 검증하는 것에 목적이 있다.

제안 방법

• 공간과 시간이 사전에 존재하지 않고 처리 역학에서 유도된다는 점을 전제로 한 분산 처리 그리드 네트워크를 기본 기초로 제안한다.
• 시공간을 고차원 처리 네트워크에 임bedded된 3차원 초구 표면으로 모델링하며, 중심이나 가장자리가 없다.
• 시간을 이산적인 처리 사이클의 순서로 정의하며, 불가역적인 선택이 양자 붕괴를 통해 시간의 화살표를 만들어낸다.
• 빛을 노드 간 연결을 따라 전파되는 처리 파동으로 간주하고, 물질을 처리 파동의 안정된 난잡한 양태로 간주한다.
• 정보 이론과 컴퓨터 과학 원리를 사용하여 기존 물리학과의 일관성을 확보하며, 시간 지연과 공간 팽창을 포함한다.
• 오카머의 면도 원칙과 분산 시스템의 최선의 실천 방식을 적용하여 설계의 단순성과 확장성을 우선시한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 분산 처리 기반의 시뮬레이션은 공간, 시간, 상대성과 같은 우리 우주의 핵심적 특성을 재현할 수 있는가?
• RQ2 현대 물리학의 모순을 고려할 때, 물리적 현실이 더 유력하게 시뮬레이션인지 객관적 현실인지에 대해 어떻게 평가할 수 있는가?
• RQ3 시뮬레이션된 우주 내부의 관측자가 기반 정보 처리의 흔적을 어떻게 감지할 수 있는가?
• RQ4 처리 네트워크 내에서 어떤 메커니즘이 양자 행동, 예를 들어 중첩과 얽힘을 유도할 수 있는가?
• RQ5 사전에 존재하는 공간이나 시간이 없는 상황에서 '빅뱅' 개념은 처리 그리드에서 어떻게 유도되는가?

주요 결과

• 공간과 시간은 기본적이지 않으며, 분산 그리드 네트워크의 이산적 처리 사이클과 노드 간 연결에서 유도된다.
• 우주의 초기 상태는 한 개의 노드가 초구 표면으로 분열함으로써 발생하며, 이는 특이점의 문제를 피하고 중심이 없는 현상을 설명한다.
• 시간의 화살표는 불가역적인 처리 선택에 의해 설명되며, 양자 붕괴는 이러한 불가역성의 물리적 표현이다.
• 공백의 공간은 실제로 공백이 아니며, 출력이 없는 활성 처리 상태에 해당한다. 이는 진공 에너지와 가상 입자와 일치한다.
• 고정 배경 구조를 가정하지 않더라도 이 모델은 시간 지연과 공간 팽창과 같은 핵심 상대론적 효과를 자연스럽게 재현한다.
• 우주의 총 정보 내용은 보존되며, 초기 '빅뱅'은 한 번만 발생한 자유 정보의 창출이며, 이는 그리드 전역으로 확장된다.