[论文解读] Complex-Dynamic Cosmology and Emergent World Structure

Andrei P. Kirilyuk|ArXiv.org|Aug 5, 2004

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 25被引用 6

一句话总结

本文提出了一种基于两种均匀吸引场之间未约化复动态相互作用的统一宇宙学框架，该框架内在地生成空间、时间、基本粒子和基本力，而无需假定额外的实体。所涌现的世界结构表现出动态随机性，具有因果完备的量子与相对论行为，并通过普遍的复杂性守恒，自然地解决了宇宙学中的关键问题——包括暗物质、熵增以及层次问题。

ABSTRACT

Universe structure emerges in the unreduced, complex-dynamic interaction process with the simplest initial configuration (two attracting homogeneous fields, quant-ph/9902015). The unreduced interaction analysis gives intrinsically creative cosmology, describing the real, explicitly emerging world structure with dynamic randomness on each scale. Without imposing any postulates or entities, we obtain physically real space, 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, and classical behaviour emergence in closed systems (gr-qc/9906077). Main problems of standard cosmology and astrophysics are consistently solved in this extended picture (without introduction of any additional entities), including those of quantum cosmology and gravity, entropy growth and time, "hierarchy" of elementary particles, "anthropic" difficulties, space-time flatness, and "missing" ("dark") mass and energy. The observed universe structure and laws can be presented as manifestations of the universal symmetry (conservation) of complexity providing the unified, irregular, but exact (never "broken") Order of the World (physics/0404006).

研究动机与目标

• 基于基本场相互作用，发展一种因果完备、无需假定的宇宙学。
• 在不引入新实体的前提下，解决标准宇宙学中长期存在的问题——如暗物质、熵增与层次问题。
• 从单一、不可约的动态过程中推导出空间、时间、基本粒子与统一力的涌现。
• 在封闭系统中，将量子与相对论行为统一描述为涌现现象。
• 将观测到的宇宙结构与定律解释为普遍、未被破坏的复杂性守恒的体现。

提出的方法

• 分析两种均匀、相互吸引场之间的未约化相互作用作为基础动力学过程。
• 对场相互作用方程应用非微扰、精确的求解方法，避免近似或对称性破缺。
• 将空间与时间的涌现作为该动力学过程的内在属性推导，而非事先假设。
• 利用复杂性守恒定律，在所有尺度与现象中强制实现统一、未被破坏的秩序。
• 将量子与相对论行为作为同一基本动力学的涌现特征进行整合。
• 将该框架应用于推导粒子结构、力的统一以及封闭系统中经典行为的涌现。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何从一个最小化的、基本的相互作用中涌现出空间、时间与基本粒子，而无需预先假定？
• RQ2 能否将量子与相对论行为作为单一动力学过程的涌现现象来统一？
• RQ3 在因果完备的封闭系统中，熵如何增加，时间如何涌现？
• RQ4 什么解释了基本粒子的观测层次结构以及宇宙中明显的精细调节现象？
• RQ5 如何在不引入新粒子或场的前提下，解释暗物质与暗能量？

主要发现

• 宇宙的结构，包括空间、时间与基本粒子，均从两个均匀场之间的相互作用中动态涌现，且不依赖任何初始假设。
• 基本粒子及其内在属性——如质量与自旋——源自场相互作用的拓扑与动力学结构。
• 量子与相对论行为的统一自然实现，无需对称性破缺或额外假定。
• 基本力的起源及其数量（四个）作为复杂性守恒动力学的后果而出现。
• 观测到的时空平坦性、时间之箭与熵增，均被解释为该动力学过程的内在结果。
• 该模型将暗物质与暗能量解释为同一动力学的涌现特征，从而消除了对额外实体的需求。