Is Mass at Rest One and the Same? A Philosophical Comment: on the Quantum Information Theory of Mass in General Relativity and the Standard Model

Abstract

The way, in which quantum information can unify quantum mechanics (and therefore the standard model) and general relativity, is investigated. Quantum information is defined as the generalization of the concept of information as to the choice among infinite sets of alternatives. Relevantly, the axiom of choice is necessary in general. The unit of quantum information, a qubit is interpreted as a relevant elementary choice among an infinite set of alternatives generalizing that of a bit. The invariance to the axiom of choice shared by quantum mechanics is introduced: It constitutes quantum information as the relation of any state unorderable in principle (e.g. any coherent quantum state before measurement) and the same state already well-ordered (e.g. the well-ordered statistical ensemble of the measurement of the quantum system at issue). This allows of equating the classical and quantum time correspondingly as the well-ordering of any physical quantity or quantities and their coherent superposition. That equating is interpretable as the isomorphism of Minkowski space and Hilbert space. Quantum information is the structure interpretable in both ways and thus underlying their unification. Its deformation is representable correspondingly as gravitation in the deformed pseudo-Riemannian space of general relativity and the entanglement of two or more quantum systems. The standard model studies a single quantum system and thus privileges a single reference frame turning out to be inertial for the generalized symmetry [U(1)]X[SU(2)]X[SU(3)] “gauging” the standard model. As the standard model refers to a single quantum system, it is necessarily linear and thus the corresponding privileged reference frame is necessary inertial. The Higgs mechanism U(1) → [U(1)]X[SU(2)] confirmed enough already experimentally describes exactly the choice of the initial position of a privileged reference frame as the corresponding breaking of the symmetry. The standard model defines ‘mass at rest’ linearly and absolutely, but general relativity non-linearly and relatively. The “Big Bang” hypothesis is additional interpreting that position as that of the “Big Bang”. It serves also in order to reconcile the linear standard model in the singularity of the “Big Bang” with the observed nonlinearity of the further expansion of the universe described very well by general relativity. Quantum information links the standard model and general relativity in another way by mediation of entanglement. The linearity and absoluteness of the former and the nonlinearity and relativeness of the latter can be considered as the relation of a whole and the same whole divided into parts entangled in general

Данная статья отвечает на вопрос, каким образом квантовая информация может объединять квантовую механику (и, таким образом, стандартную модель) и общую теорию относительности. Понятие квантовой информации обобщает концепцию информации, сводя ее к выбору между бесконечным количеством альтернатив. Таким образом, оно предполагает постоянное наличие аксиомы выбора. Единица квантовой информации, кубит, понимается как простейший выбор среди бесконечного количества альтернатив, что в обобщенном виде можно представить в виде бита. В статье представлен инвариант аксиомы выбора, присутствующей в квантовой механике: квантовая информация представляется как отношение любого состояния, неупорядоченного по своей сути (например, любое квантовое состояние до измерения) и того же самого состояния в упорядоченном виде (например, упорядоченная статистическая картина измерения исследуемой квантовой системы). Это позволяет отождествить классическое и квантовое время как упорядочивание любого физического множества или множеств и их последовательной суперпозиции. Это отождествление понимается как изоморфизм пространства Минковского и пространства Гильберта. Квантовая информация – это структура, которую можно трактовать двояко, что составляет основу для такого отождествления. Соответственно, ее деформация представляется как притяжение и переплетение между собой двух или более квантовых систем в деформированном псевдоримановом пространстве общей относительности. Стандартная модель изучает одну квантовую систему, рассматривая ее систему координат как инерциальную для обобщенной симметрии U(1)XSU(2)XSU(3), являющейся «мерилом» стандартной модели. По отношению к квантовой системе стандартная модель всегда линейна, и, следовательно, избранная ей система координат всегда инерциальна. Механизм Хиггса U(1) → U(1)XSU(2) точно описывает выбор инерциальная позиции избранной системы координат как определенное нарушение симметрии, что уже было подтверждено экспериментальным путем. Стандартная модель определяет «массу покоя» линейно и абсолютно, в то время как общая теория относительности – нелинейно и относительно. Теория Большого взрыва представляет собой дополнительную трактовку этой позиции как таковой. Она также примиряет линейную стандартную модель в свете однозначности Большого взрыва с наблюдаемой нелинейностью дальнейшего расширения Вселенной, хорошо описанного общей теорией относительности. Квантовая информация связывает стандартную модель и общую теорию относительности иным образом – переплетая их между собой. Линейность и однозначность первой и нелинейность и относительность второй можно рассматривать как отношение целого к тому же целому, разделенному на части, переплетенные между собой