[논문 리뷰] Elementary Physics in the Cellular Automaton Universe

Robert L. Kurucz|arXiv (Cornell University)|2006. 05. 18.

Cellular Automata and Applications참고 문헌 4인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 우주가 연속적인 시공간과 일반 상대성 이론을 디지털이고 균일한 프레임워크로 대체하는 유한하고 이산적인 세포자동기로 구성되어 있으며, 모든 물리 법칙이 격자상의 세포에서 단순한 규칙으로부터 유도된다고 제안한다. 관측 데이터로부터 초래된 물리학과 천체물리학을 유도하며, 입자는 질량이 없는 복합체이며, 중력은 관성 질량에서 기인하며, 우주는 팽창하지 않으며, 주요 결과로 곡률이 있는 공간의 거부, 질량의 기원이 내부 운동에서 기인하는 것으로서의 탄생, 초질량 보존 핵으로부터의 블랙홀 진화 신모델이 포함된다.

ABSTRACT

General relativity is a mathematical model that uses sophisticated geometry to describe simple physics. It agrees with experiment in the few tests that can be made, but the whole edifice is not physics. Instead of using observations to test that model, I derive a simple empirical model of elementary physics and cosmology from the observations. The observations imply that the universe is a finite cellular automaton; that there is no curved space; that fundamental particles are massless; that "massy" particles, including electrons, are composed of fundamental particles; that gravitational mass is inertial mass; that black holes are made from neutrons compressed into bosons; that the universe was produced from cold compressed particles, not radiation; and that the universe is not expanding.

연구 동기 및 목표

• 일반 상대성 이론과 같은 이론적 모델이 아닌 관측 데이터로부터 초래된 물리학과 천체물리학을 도출하고자 한다.
• 곡률이 있는 시공간, 특이점, 무한대가 물리 이론에 존재하는 것을 도전하며, 이들이 물리적 현실이 아니라 수학적 산물이라고 주장한다.
• 질량이 없는 입자가 내부 운동을 통해 복합된 질량을 가지는 방식을 설명함으로써, 질량이 있는 입자가 빛의 속도에 도달할 수 없는 이유를 설명하고자 한다.
• 질량이 기본 성질이 아니라고 보고 중력의 본질을 관성 질량과 관성 질량이 동일하며 운동량 역학에서 기인하는 것으로 재정의하고자 한다.
• 블랙홀이 초질량 보존 상태에서 시작하여 핵합성 물질로 진화하는 비팽창성, 유한한 세포자동기 우주를 제안하고자 한다.

제안 방법

• 유한한 3차원 모듈러 격자(세포자동기)로 우주를 모델링하며, 시간 단위가 이산적이고 각 세포는 공간과 시간의 이웃 세포 상태에 따라 업데이트된다.
• 목표 좌표(Tx, Ty, Tz)를 추적하는 규칙을 통해 입자 운동을 정의하고, 이웃 세포 상태에 따라 위치를 업데이트하며, 에너지 보존을 위해 카운터 Ne를 사용한다.
• 빛의 속도를 공간 단위와 시간 단위의 비율로 정의(한 틱에 한 세포), 모든 기본 입자가 질량이 없고 c 속도로 이동함을 보장한다.
• 상대론적 유사 장 방정식(예: 상대론적 보정이 가미된 수정 뉴턴 중력 법칙)을 사용하여 운동하는 물체의 중력장을 기술하며, 쿠론 상수 대신 GM을 사용한다.
• 밀도 한계를 도입: 이 이상일 경우 중력은 반발력이 되어 초질량 블랙홀이 중성자, 수소 원자핵, 전자, 원자핵으로 팽창함을 유도한다.
• 통계적 평형과 입자 상호작용을 사용하여 빅뱅 특이점이나 비대칭 빈도를 도입하지 않고 초기 핵합성 농도를 도출한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 일반 상대성 이론이나 곡률이 있는 시공간을 가정하지 않고도 관측 데이터로부터 초래된 물리학과 천체물리학을 도출할 수 있는가?
• RQ2 모든 기본 입자가 이산적 우주에서 빛의 속도로 이동한다면, 질량이 있는 입자는 어떻게 존재할 수 있는가?
• RQ3 질량이 기본 성질이 아니라면 중력의 기원은 무엇인가?
• RQ4 비팽창성 우주에서 블랙홀은 어떻게 형성되고 우리가 관측하는 물질로 진화하는가?
• RQ5 상대론적 시공간 곡률을 도입하지 않고도 수성의 근일점 운동을 어떻게 설명할 수 있는가?

주요 결과

• 우주는 곡률이 없고, 특이점이나 무한대가 없는 유한한 세포자동기이며, 모든 물리적 개념은 이산 격자 동역학에서 기인한 탄생이다.
• 모든 기본 입자는 질량이 없고 빛의 속도로 이동한다; 질량이 있는 입자는 내부 운동으로 인해 순속도가 c 이하인 복합체이다.
• 중력 질량은 관성 질량과 동일하며 운동량을 속도로 나눈 값에서 기인한다; 모든 입자, 광자 포함, 중력을 경험하고 생성한다.
• 블랙홀은 중성자가 보존 상태로 압축된 것으로 구성되며, 초질량 블랙홀은 초광속 이하 속도로 팽창하여 순차적인 붕괴 과정을 통해 수소 원자핵, 전자, 원자핵을 형성한다.
• 우주는 복사에서 유래한 것이 아니라 차가운 압축 입자에서 유래했으며, 팽창하지 않으며, 천체배경복사가 초기 격자에서의 밀도 불안정성에서 기인한다.
• 수성의 근일점 운동은 시공간 곡률이 아니라 상대론적 장 효과와 입자 운동으로 설명되며, 관측된 13.489"/궤도의 대부분은 좌표계의 진동과 상호작용 때문이지만, 시공간 곡률은 기여하지 않는다.