[논문 리뷰] The running of the Universe and the quantum structure of time

George Jaroszkiewicz|arXiv (Cornell University)|2001. 05. 04.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 24인용 수 17

한 줄 요약

이 논문은 시간이 연속적인 매개변수 대신 기본적인 양자 과정에서 유도되는 비연속적이고 자기조직화되는 양자 오토마타로서 우주가 작동한다고 제안한다. 시간의 이산적 단위인 'q-틱'을 도입하여 연속적인 시공간, 의식, 고전적 관측자가 양자 정보 처리에서 유도된다는 것을 설명한다; 핵심 기여는 기본 수준에서는 통합 불가능한 시간이지만 유도된 척도에서는 의미 있는 시간이 되는 프레임워크를 제공한다는 것이다.

ABSTRACT

Some principles underpinning the running of the Universe are discussed. The most important, the machine principle, states that the Universe is a fully autonomous, self-organizing and self-testing quantum automaton. Continuous space and time, consciousness and the semi-classical observers of quantum mechanics are all emergent phenomena not operating at the fundamental level of the machine Universe. Quantum processes define the present, the interface between the future and the past, giving a time ordering to the running of the Universe which is non-integrable except on emergent scales. A diagrammatic approach is used to discuss the quantum topology of the EPR paradox, particle decays and scattering processes. A toy model of a self-referential universe is given.

연구 동기 및 목표

• 고전적 관측자를 양자 오토마타로 대체하여 양자역학에 대한 기계적이고 관측자에 의존하지 않는 기초를 확립하기 위해.
• 관측자를 의식적인 에이전트가 아니라 유도된 양자 시스템으로 간주함으로써 측정 문제를 해결하기 위해.
• 시간의 화살과 고전적 시공간이 이산적인 양자 과정에서 어떻게 유도되는지 설명하기 위해.
• 시간이 배경 매개변수가 아니라 q-틱을 통한 양자 정보 확보의 결과임을 보여주는 프레임워크를 제공하기 위해.
• 유클리드 시간과 폐쇄된 시간적 곡선이 기본 수준에서는 유도적이며 비물리적임을 보여주기 위해.

제안 방법

• 시간의 양자적 본질을 위한 힌트로 '브래그의 원칙: 미래의 모든 것은 파동이며, 과거의 모든 것은 입자이다'를 수용한다.
• 시간의 기본적·이산적·맥락에 의존하는 단위로서 'q-틱'을 도입한다. 이는 변동 가능한 일반 척도를 가진다.
• 관측자를 q-틱의 순서를 거쳐 진화하는 양자 오토마타로 모델링하며, 시험은 힐베르트 공간에 작용하는 유니터리 연산자로 표현한다.
• 양자 토폴로지와 q-틱 순서를 기반으로 EPR, 붕괴, 산란 과정을 다이어그램적 방법으로 분석한다.
• 유니터리 연산자 $\hat{U}^N$를 통한 시간 진화를 기술하며, 유도된 극한에서 하이젠베르크 그림과 일치시킨다.
• 연속적인 시간과 허수 시간(Euclidean 제시법)을 기각하며, 이들이 기본 개념으로서 유효하지 않으며 유도된 척도에서만 근사적으로 유효하다고 주장한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기본적으로 이산적이고 통합 불가능한 시간이면서도 유도된 척도에서는 고전적 시간을 어떻게 도출할 수 있는가?
• RQ2 양자 시험과 그 결과가 현재와 시간의 화살을 정의하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 의식과 관측자가 기본 양자 오토마타에서 기인하는 유도 현상으로 완전히 설명될 수 있는가?
• RQ4 왜 이 프레임워크에서 유클리드 시간과 폐쇄된 시간적 곡선은 비물리적인가?
• RQ5 q-틱의 구조는 측정 문제를 어떻게 해결하고 파동함수 붕괴가 필요 없도록 하는가?

주요 결과

• 현재는 미래의 중첩 상태에서 과거의 결정성으로 전이되는 양자 과정에 의해 정의되며, 이는 시간을 양자 현상으로 만든다.
• 연속적인 시공간, 고전적 관측자, 의식은 기본이 아니라 유도된 현상이며, 양자 오토마타의 역학에서 기인한다.
• q-틱은 고정된 지속시간이 없고 맥락에 따라 달라지는 이산적 시간 단위이며, 모든 양자 과정의 기초를 이룬다.
• π⁰ 붕괴는 유도된 관측자 기준에서 약 $10^{27}$개의 q-틱이 소요되며, 이는 매크로스코픽 시간 뒤에 깔린 기초 과정의 수가 막대함을 시사한다.
• 유니터리 진동 $\hat{U}^N$을 통한 유도 극한에서 하이젠베르크 그림이 복원되며, 시험은 $\hat{\Lambda}_N = \hat{U}^{\dagger N} \hat{\Lambda} \hat{U}^N$로 표현된다.
• 유클리드 시간과 허수 시간 정규화는 기본 개념으로서 유효하지 않으며, 유도된 척도에서만 근사적으로 유효한 개념이다.