[論文レビュー] Cosmological Problem Solution by Complex-Dynamical Interaction Analysis

Andrei P. Kirilyuk|arXiv (Cornell University)|Oct 26, 2005

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 23被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、二つの均一な引力場の還元不能な複素ダイナミカル相互作用に基づく統一的宇宙論枠組みを提案し、便宜的な仮定を一切用いずに自己整合的で動的に出現する宇宙を提示する。空間、時間、量子的および相対論的振る舞い、素粒子、そしてダークマター／エネルギーを、第一原理から導出しており、時間の矢、階層問題、ダークエネルギーといった長年の問題を、対称性を保ちながら非摂動的で内生的な複雑性と不可逆性を持つダイナミクスによって解決する。

ABSTRACT

Universe structure emerges in the unreduced, complex-dynamical interaction process with the simplest initial configuration (two attracting homogeneous fields). The unreduced interaction analysis avoiding any perturbative model gives intrinsically creative cosmology describing the real, explicitly emerging world structure with dynamic randomness at all levels. Without imposing any postulates or additional entities, we obtain physically real, three-dimensional space, irreversibly flowing time, elementary particles with their detailed structure and intrinsic properties, causally complete and unified version of quantum and relativistic behaviour, the origin and number of naturally unified fundamental forces, classical behaviour emergence in a closed system, and true quantum chaos. Major problems of standard cosmology and astrophysics are consistently solved in this extended picture, including those of quantum cosmology and gravity, entropy growth and time arrow, "hierarchy" of elementary particles (Planckian unit values), "anthropic" difficulties, Big Bang contradictions, and "missing" ("dark") mass and energy. Universality of the proposed theory is explicitly expressed by the symmetry (conservation and transformation) of dynamic complexity providing the unified, irregularly structured, but always exact (never "broken") Order of the World that underlies all universe structures, phenomena and laws.

研究の動機と目的

• 宇宙論および素粒子物理学の基礎的問題、たとえば時間の起源、時間の矢、ダークエネルギーといった問題を、便宜的な仮定に依存せずに解決すること。
• 二つの相互作用する均一な場の最小初期状態から、三次元空間、不可逆的に流れる時間、素粒子の出現を導出すること。
• 因果的完全で非摂動的で一元的なダイナミカルフレームワーク内に、量子力学と相対性理論を統合すること。
• 素粒子の質量の階層と基本的力の数を、内生的なダイナミカルな複雑性によって説明すること。
• 閉じた系における出現的で対称性が破られない秩序によって、「欠落質量問題」（ダークマター／エネルギー）を解決すること。

提案手法

• 二つの均一で引力を示す場の還元不能で非摂動的な解析を、唯一の初期条件として採用する。
• 動的複雑性を保ち、すべてのスケールで正確な保存則と変換則を保証する、対称性に基づくアプローチを適用する。
• 閉じた系の形式的枠組みを用い、古典的および量子的振る舞いを、事前に強制されるのではなく、相互作用プロセスの発生的性質として導出する。
• 近似や対称性の破れを避け、支配方程式の正確な解を用いて、系の進化を分析する。
• 素粒子の構造とその内在的性質（質量、スピン）を、相互作用の位相的および動的特徴から導出する。
• 相互作用プロセスの内生的複雑性と不可逆的進化を通じて、因果性と不可逆性を確立する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 二つの相互作用する場の最小初期状態から、三次元空間、時間、三次元的構造がどのように動的に出現するのか？
• RQ2 閉じた統一系において、内生的な時間の矢と不可逆的ダイナミクスを支えるメカニズムは何か？
• RQ3 単一のダイナミカルプロセスから、量子的振る舞い、相対性理論、古典的出現が、別々の法則を仮定せずに自然に生じる仕組みは何か？
• RQ4 統一的枠組みの中で、観測された素粒子質量の階層と基本的力の数は、どのように説明されるか？
• RQ5 このモデルは、新しい粒子や場を導入せずに、ダークマターとダークエネルギーをどのように説明するのか？

主な発見

• 三次元空間と不可逆的に流れる時間は、二つの均一な場の複雑ダイナミカル相互作用から、幾何的・時間的仮定を一切用いずに動的に出現する。
• 正確な内在的性質（質量、スピン）を持つ素粒子は、相互作用プロセスの位相的および動的不変量として出現し、観測値と整合的である。
• 量子的振る舞いと相対論的ダイナミクスは、同一の非摂動的相互作用から出現する統一的特徴であり、因果性が常に保持される。
• 基本的力の数と統合は、動的複雑性の対称性によって自然に説明され、自発的対称性の破れを一切必要としない。
• ダークマターとダークエネルギーは、出現的構造の内在的成分として説明され、追加の場や粒子を必要としない。
• エントロピーの増大と熱力学的時間の矢は、複雑ダイナミカル系の不可逆的進化から導出され、長年の宇宙論的謎が解消される。