[论文解读] Black Holes and Quantum Theory: The Fine Structure Constant Connection

Reginald T. Cahill|ArXiv.org|Aug 21, 2006

Quantum Mechanics and Applications参考文献 15被引用 10

一句话总结

本文提出引力与黑洞质量源于动态非局域三维空间中的量子效应，精细结构常数 α 决定空间自相互作用的强度。通过广义薛定谔方程与狄拉克方程推导出引力，验证了 19 个球对称系统中 M_BH = (α/2)M 的关系，并表明时空仅为数学构造而非物理现实，通过非局域空间动力学解决了暗物质与视界问题。

ABSTRACT

The new dynamical theory of space is further confirmed by showing that the black hole masses M_BH in 19 spherical star systems, from globular clusters to galaxies with masses M, satisfy the prediction that M_BH=(alpha/2)M, where alpha is the fine structure constant. As well the necessary and unique generalisations of the Schrodinger and Dirac equations permit the first derivation of gravity from a deeper theory, showing that gravity is a quantum effect of quantum matter interacting with the dynamical space. As well the necessary generalisation of Maxwell's equations displays the observed light bending effects. Finally it is shown from the generalised Dirac equation where the spacetime mathematical formalism, and the accompanying geodesic prescription for matter trajectories, comes from. The new theory of space is non-local and we see many parallels between this and quantum theory, in addition to the fine structure constant manifesting in both, so supporting the argument that space is a quantum foam system, as implied by the deeper information-theoretic theory known as Process Physics. The spatial dynamics also provides an explanation for the `dark matter' effect and as well the non-locality of the dynamics provides a mechanism for generating the uniformity of the universe, so explaining the cosmological horizon problem.

研究动机与目标

• 确立球对称星系系统中有效黑洞质量满足 M_BH = (α/2)M，其中 α 为精细结构常数。
• 从非均匀、时变动态空间中波函数折射所引发的量子效应，推导出引力。
• 表明时空与测地线轨迹是广义狄拉克方程与薛定谔方程的数学衍生结果，而非物理实体。
• 通过动态三维空间的非局域动力学解释‘暗物质’效应与宇宙学视界问题。
• 通过观测数据验证黑洞质量，确认光速各向异性的存在，并验证新的空间动力学理论。

提出的方法

• 将薛定谔方程与狄拉克方程广义化，以纳入结构化流动三维空间的动力学，从而将引力加速度推导为量子效应。
• 利用从三维空间网络嵌入 E³ 或 S³ 所导出的最小动力学，建模空间的非均匀性与时间变化。
• 应用广义麦克斯韦方程，预测由空间流入奇点引起的光线偏折与引力透镜效应。
• 通过空间流的矢量叠加，建模太阳系相对于三维空间的 400 km/s 运动，解释光线偏折而无需弯曲时空。
• 从广义狄拉克方程中推导出时空形式与测地线轨迹，作为数学上的衍生构造，而非物理实在。
• 通过将 19 个球对称系统（从球状星团到星系）的观测黑洞质量拟合至预测公式 M_BH = (α/2)M 来检验理论。

实验结果

研究问题

• RQ1 球对称星系系统中的有效黑洞质量是否按 M_BH = (α/2)M 的关系随精细结构常数 α 变化？
• RQ2 能否从动态三维空间中波函数折射所引发的量子效应推导出引力？
• RQ3 广义薛定谔方程与狄拉克方程如何导致时空与测地线运动的出现？
• RQ4 观测到的‘暗物质’效应是否可由非均匀、时变三维空间中牛顿引力的失效来解释，而非由不可见物质引起？
• RQ5 三维空间的非局域动力学是否通过实现超光速信息传递，解决了宇宙学视界问题？

主要发现

• 从球状星团到星系的 19 个球对称星系系统中，有效黑洞质量均高度一致地满足 M_BH = (α/2)M，为该理论提供了强有力的观测支持。
• 引力被推导为量子效应：物质的加速度与结构化流动三维空间的对流加速度完全相同。
• 时空构造与测地线轨迹作为广义狄拉克方程的数学衍生结果出现，证实时空并非物理实体，而仅是一种形式化表达。
• 光速各向异性由太阳系以 400 km/s 相对于动态三维空间运动所解释，现代实验已证实该现象。
• ‘暗物质’效应被解释为在非均匀、时变三维空间中牛顿引力失效的结果，而非某种不可见物质。
• 三维空间的非局域动力学允许信息从事件视界内部逃逸，并解释了宇宙大尺度上的均匀性，从而解决了宇宙学视界问题。