[论文解读] Local Time and the Unification of Physics Part I. Local Time
本文提出了一种量子力学意义上的局部时间定义，将其视为每个局部系统的内在属性，通过将钟表视为内部动力学的体现而非外部时间测量者，调和了广义相对论与量子力学。该理论通过正交化其几何基础，将广义相对论的弯曲时空与量子力学的欧几里得相空间分离，将时间定义为内部运动的度量，从而得出一个由定态量子态描述的无时间、永恒宇宙。
The notions of time in the theories of Newton and Einstein are reviewed so that the difficulty which impedes the unification of quantum mechanics (QM) and general relativity (GR) is clarified. It is seen that GR by itself contains an intrinsic difficulty relating to the definition of local clocks, as well as that GR still requires a kind of absolute that can serve as an objective reference standard. We present a new understanding of time, which gives a consistent definition of a local time associated with each local system in a quantum mechanical way, so that it serves the requirements of both GR as well as QM. As a consequence, QM and GR are reconciled while preserving the current mathematical formulations of both theories.
研究动机与目标
- 通过重新定义时间的本质，解决广义相对论与量子力学之间的基础性不相容性。
- 通过将时间建立在局部量子系统之上，消除对绝对时间参考的依赖。
- 在统一二者的同时，保留广义相对论与量子力学的数学表述，通过一种新的几何结构实现统一。
- 建立一种内在的时间概念，使其成为每个局部系统的固有属性，避免使用外部时间参数。
- 使理论与斯宾诺莎关于永恒的观念保持一致：存在由必然性定义，而非由持续时间定义。
提出的方法
- 提出一种新定义：时间作为每个局部系统内部运动的度量，而非外部参数。
- 通过总哈密顿量的本征态定义局部时间，确保宇宙在全局层面为定态且无时间性。
- 将广义相对论的几何基础（黎曼流形 X）与量子力学的几何基础（欧几里得相空间 R⁶）正交化，形成乘积空间 X × R⁶。
- 将广义相对论中的经典粒子不视为基本实体，而是视为局部量子系统的质心。
- 确立局部系统本身作为其自身的钟表，时间从内部动力学中涌现。
- 使用本征态方程 Hϕ = λϕ，将宇宙定义为永恒且与时间无关的状态，同时允许内部量子演化。
实验结果
研究问题
- RQ1如何以一种一致的方式定义时间，使其同时满足广义相对论与量子力学的要求？
- RQ2在相对论性量子框架中，局部钟表的作用是什么？它们与牛顿时间有何不同？
- RQ3是否可以将宇宙描述为无时间且永恒的，同时仍允许局部动力学演化？
- RQ4如何从数学上解决弯曲时空与欧几里得相空间之间的明显矛盾？
- RQ5时间从系统内部动力学中涌现，而非通过外部测量，这种物理与哲学意义是什么？
主要发现
- 局部时间被定义为每个局部系统内在的量子钟，用于度量内部运动，而非外部时间。
- 整个宇宙是总哈密顿量的本征态，意味着它是无时间且永恒的，不依赖于时间的持续或流逝。
- 正交乘积空间 X × R⁶ 通过保留两者的数学表述，同时实现一致的相互作用，统一了广义相对论与量子力学。
- 广义相对论中的经典粒子并非与单个量子粒子对应，而是与局部量子系统的质心相对应。
- 时间的定义被反转：钟表不再用于测量时间，而是时间由钟表的运作来定义。
- 该理论通过宇宙的定态量子态，实现了斯宾诺莎关于永恒的观念：存在由必然性定义，而非由时间持续性定义。
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