[v1.9] Qaether: 도입배경 - 배경없는 우주와 시공간

Qaether Theory: Background Independence and the Origin of Spacetime & Matter

0. 서론: 무대 없는 연극

현대 물리학은 보통 시공간이라는 무대를 먼저 깔고, 그 위에 입자와 장을 올린다. 이 방식은 압도적으로 성공적이었지만, 양자중력이 던지는 질문은 여전히 남는다.

“우주라는 무대 자체는 무엇으로 만들어졌는가?”

Qaether 이론은 이 질문을 최대한 끝까지 밀어붙이는 시도이다. 출발점은 단순하다. 좌표도, 메트릭도, 보편적 시간도 없이, 오직 하나의 정보만 허용한다.

“최소공간 Qaether가 서로 맞닿아 있다(contact).”

Qaether는 처음부터 완성된 수학 체계를 내놓기보다는, 컴퓨터 시뮬레이션 가능한 물리적 그림(physical picture)을 먼저 세우고, 그 다음 단계에서 정합성과 정식화를 점진적으로 강화하는 방식으로 설계될 예정이다.
따라서 이 도입부는 공식이 아니라, 무대가 생겨나는 과정을 설명하는 설계도에 가깝다.

Qaether 이론의 핵심 선언은 네 가지다.

시공간은 선험적 배경이 아니라, 플랑크 스케일의 미시 관계망이 스스로 조직화해 만들어내는 거시적 질서다.
곡률과 스핀(및 내부 양자수)은 추가로 얹는 구조가 아니라, 프레임이 링크를 통해 이어지고 루프를 만들며 남기는 흔적에서 드러난다.
물질과 빛은 공간 위의 외부 존재가 아니라, 관계망이 허용하는 여기(전파 모드)와 위상적 결함(국소 매듭)으로 이해될 수 있다.
Qaether의 정상파 모드는 최소 고유모드로 정의하며, 그 zero‑point energy \(E_q=\tfrac12\hbar\omega_q\)로 해석.

1. 공간의 본질: 동역학적 접촉 네트워크와 자기조직화

Qaether에서 공간은 비어 있는 그릇이 아니다. 공간은 플랑크 스케일의 미시 단위 공간셀(Qaether)들이 이루는 접촉 네트워크다. 이 네트워크는 고정 격자가 아니라, 국소 규칙에 따라 재배열될 수 있는 살아 있는 구조로 생각한다.

배경 독립성: 셀의 좌표는 없다. 오직 누가 누구와 접촉하는가라는 인접성만이 물리적 정보다.
공간 질서의 창발: 무질서한 접촉 구조는 에너지/엔트로피의 경쟁 속에서 특정 패턴을 선호하고, 장파장에서는 유효 차원·등방성·거리 개념이 나타날 수 있다.
최소 스케일: 셀의 최소 스케일은 플랑크 길이에 준하는 컷오프를 형성하며, 이 이론은 그 최소 단위에서부터 우주를 구성하려 한다.
FCC 시나리오: 가능한 자기조직화 결과 중 하나로, 접촉 네트워크가 조밀하고 안정한 FCC형 질서로 정렬될 수 있다. 일단은 공모양의 Qaether가 3차원 유클리드 공간을 채운다고 가정한다면 가장 안정화되고 로렌츠대칭성 회복이 가능한 구조일 것이라고 예상하며 향후 검증 과제로 남긴다. (HCP등 다른 구조가 더 자연스러운지)

2. 근본 자유도: 셀 프레임과 링크 구조 — “공간 자체의 스핀 커넥션”

Qaether 셀은 단순한 점이 아니라, 로컬 프레임(방향/스핀·위상)을 담는 내부 상태를 가진다. 그리고 셀과 셀의 접촉은 단순한 선이 아니라, 두 셀의 프레임이 어떻게 이어지는가를 담는 연결(커넥션)로 해석된다.

여기서 중요한 철학은 이것이다. 이 연결은 외부에서 추가한 내부 게이지가 아니라, 공간 자체가 미시적으로 접속되는 방식이다.

Qaether에서 링크는 두 겹으로 이해된다.

셀 프레임(내부 기준): 각 셀에는 로컬 내부 방향을 대표하는 자유도가 있다. 직관적으로는 셀 안에 붙어 있는 작은 자이로스코프다.
링크 구조(접속 규칙): 인접 셀을 잇는 링크는 프레임이 어떻게 접속되는지를 담는다. 즉, 한 셀이 가진 기준이 이웃 셀로 넘어갈 때 얼마나/어떻게 비틀리는지가 링크에 저장된다.
그리고 이 두 요소가 결합되어 관측 가능한 물리 링크가 정의된다. 이 결합 규칙을 채택하는 순간, 중요한 변화가 생긴다.

프레임만으로 링크를 만들면(“프레임 차이만 본다면”) 루프를 돌아도 효과가 소거돼 버리기 쉽다.
하지만 링크 구조가 독립적인 정보를 담으면, 루프는 더 이상 자동으로 사라지지 않는다.
그 결과 루프가 남기는 흔적이 실제 물리(곡률/여기/입자성)로 살아난다.
요약하면, Qaether는 점 위의 상태가 아니라, 관계망 위의 접속 방식이 물리의 중심이 되는 모델이다.

3. 최소 루프의 역할 분담: 삼각 플라켓(글루온) vs 사각 플라켓(입자)

Qaether 접촉 네트워크에서는 최소 루프가 주로 삼각(△)과 사각(□) 형태로 나타난다. Qaether 이론은 이 두 루프에 물리적 역할을 명확히 배정한다.

삼각 플라켓(△) = 글루온(상호작용의 최소 매개)
삼각 루프는 네트워크의 결합을 조율하는 가장 작은 순환 구조다. 그래서 Qaether는 삼각 플라켓의 여기 상태를 상호작용을 매개하는 장의 모드, 즉 글루온의 후보로 둔다.
사각 플라켓(□) = 입자(국소 실체의 최소 패턴)
사각 루프는 보다 정착 가능한 국소 패턴으로 자리 잡기 쉬운 최소 구조로 본다. Qaether는 사각 플라켓의 안정된 여기(혹은 결함)를 입자의 최소 단위로 해석한다.
즉, 입자는 공간 위에 놓인 점입자가 아니라, 관계망이 허용하는 특정한 사각 루프가 안정된 국소 패턴으로 굳어져 나타난 것이라는 관점이다.
이 역할 분담의 장점은 분명하다. 상호작용(장)과 국소 실체(입자)를 처음부터 분리된 존재로 두지 않고, 관계망의 서로 다른 최소 루프에 배치함으로써 두 개념을 같은 언어로 묶으려는 시도다.

4. 스핀-민감 곡률: 스핀성이 실재 곡률이다

Qaether의 핵심 직관은 다음과 같다.

어떤 루프는 고전적 관점(벡터/연속 기하)에서는 거의 항등처럼 보일 수 있다. 하지만 같은 루프가 스핀-½ 관점(스피너)에서는 부호가 갈라지는 중심 위상 상태로 구분될 수 있다.

이 말을 다시 설명하면 곡률이 연속적으로 퍼지는 부드러운 기하로만 나타나는 게 아니라, 특정 위상적 상태에서만 실재적으로 관측되는 곡률로 등장할 수 있다.

Qaether는 이 핵심 후보 구조를 플라켓에 두고 입자로 가정한다. 사각 플라켓이 특정 위상 상태로 잠길 때, 그 국소 루프는 스핀-½ 특성이 실제로 드러나는 상태와 결부되고, 그 순간 곡률/여기는 단순한 수학적 표기가 아니라 관측 가능한 효과가 된다.

이를 해석해보면 입자성(스핀)과 국소 곡률(여기)은 서로 별개의 추가 가정이 아니라, 같은 루프 구조의 두 얼굴일 수 있다.

 

5. 시간의 정의: 보편적 시간 대신 국소적 반응성

Qaether에서 시간은 미리 흐르는 배경이 아니다. 시간은 근본 실체가 아니라, 네트워크가 변화에 얼마나 민감하게 반응하는지를 나타내는 파생적(operational) 변수로 정의된다.

활동량(Activity): 국소 영역에서 여기/루프 변화가 얼마나 빈번하고 격렬한지를 나타내는 값이 있다.
국소 시간 스케일: 활동량이 낮은 곳은 상태가 빠르게 갱신되는 영역(빠른 시계)처럼, 활동량이 높은 곳은 갱신이 느린 영역(느린 시계)처럼 유효하게 기술될 수 있다.
중력 유사성(가설): 장파장에서 국소 시간 스케일의 기울기가 중력적 시간지연/관성 효과로 읽힐 수 있는지 여부가 핵심 검증 목표다.
시간은 흐르는 것이 아니라, 변화가 일어나는 방식의 요약 통계로 이해된다.

6. 빛의 기원: 전파 모드와 위상 결함

Qaether에서 빛은 공간 위의 외부 존재가 아니다. 관계망이 허용하는 여기로 등장한다.

링크/프레임의 작은 교란이 파동처럼 퍼져나가며, 장파장에서 선형 분산을 갖는 유효 모드로 나타날 수 있다. 이것이 빛의 후보이다. 핵심은 빛이 공간을 가로지르는 독립 실체가 아니라, 공간의 접속 규칙이 흔들리며 전달되는 패턴이라는 점이다.