[論文レビュー] The emergence of space and time

Christian Wüthrich|arXiv (Cornell University)|Apr 6, 2018

Noncommutative and Quantum Gravity Theories参考文献 16被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、量子重力における根本的な時空的でない量子構造から時空が生じうることを主張し、時空の実験的特徴が根本的な時空を仮定せずにどのように生じるかを説明するための最も妥当な枠組みとして、時空機能主義を提案している。根本的な物理学がすべての観測可能な時空的現象を機能的に再現できるならば、理論は根本的時空を前提としなくても、実験的に整合的であるとされる。

ABSTRACT

Research in quantum gravity strongly suggests that our world in not fundamentally spatiotemporal, but that spacetime may only emerge in some sense from a non-spatiotemporal structure, as this paper illustrates in the case of causal set theory and loop quantum gravity. This would raise philosophical concerns regarding the empirical coherence and general adequacy of theories in quantum gravity. If it can be established, however, that spacetime emerges in the appropriate circumstances and how all its relevant aspects are explained in fundamental non-spatiotemporal terms, then the challenge is fully met. It is argued that a form of spacetime functionalism offers the most promising template for this project.

研究の動機と目的

• 根本的な時空を否定する量子重力理論の実験的整合性と存在論的適切性に関する哲学的懸念に応えること。
• 時空が根本的時空的でない自由度から、実体的または関係的メタ物理学に依存せずに、機能的に再構築可能かどうかを検討すること。
• 時空機能主義を、量子重力における時空の出現を理解するための最も有望な枠組みとして擁護すること。
• 物理的現実にとって時空が必然的条件であるという仮定に反論し、代わりに時空が効果的かつ派生的構造である可能性を主張すること。

提案手法

• 因果セット理論とループ量子重力の事例研究を分析し、時空が離散的かつ非時空的構造からどのように生じうるかを示すこと。
• 時空をその因果的および力学的役割によって定義することで、機能主義を時空に適用すること。
• 機能主義に対する反論、たとえば「時空ゾンビ」の思考実験や、非時空的枠組みにおける時空的概念の非透明性を評価すること。
• 根本的な物理学がマクロスケールですべての観測可能な時空的特徴を再現できるならば、機能主義は実験的十分性を満たすと主張すること。
• 時空を根本的時空的「ビーブル」から構成する構成主義的メタ物理学を排除し、時空的バイアスから解放された、軽量でコミmittメントのない構造的実在論を支持すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 根本的な時空的でない自由度から時空を機能的に還元可能であり、実験的整合性を失わずに済むか？
• RQ2 量子重力理論における時空の出現を最もよく受け入れる哲学的枠組みは何か？
• RQ3 根本的に非時空的である世界が、現象的な世界の時空的特徴をどのように説明できるか？
• RQ4 なぜ量子重力の文脈において、時空機能主義が実体的・関係的理論よりも優れているのか？
• RQ5 時空が根本的でない場合、根本的理論が実験的に十分と見なされるために満たすべき制約は何か？

主な発見

• 時空は量子重力において根本的でない可能性があるが、非時空的構造から機能的に生じるならば、依然として実験的に十分である。
• 時空機能主義は、根本的な時空的性質を前提とせず、因果的および力学的役割がどのように実現されるかを説明するための妥当な存在論的枠組みを提供する。
• 二つの世界が物理的および機能的側面で同一であるならば、「時空ゾンビ」の反論は成立しない、なぜならそれらは本体論的に異なるとは言えないからである。
• 機能主義は、概念的明確性よりも行動および実験的検証可能性に焦点を当てるため、非透明な時空的概念の問題を克服する。
• 根本レベルで時空が欠如しているとしても、マクロスケールで観測可能なすべての時空的現象を再現できる限り、物理理論の根拠は損なわれない。
• 時空的バイアスから解放された構造的実在論は、現在の量子重力研究の状況を最もよく受け入れる。