Theory of the quantized time

Author: Ferenc HEGEDÜS

English version: 1.00 (20 March 2013)

A kvantumos idő elmélete

Írta: HEGEDÜS Ferenc

Magyar verzió: 1.00 (2013. március 20.)

Part I – The theory

I. rész – Az elmélet

1 Introduction 

For a long time I try to find the answer for the question: "Why the universe is fundamentally quantized?'' In the following article l will show further questions which came to my mind and the answers I found as an IT expert.

1. Bevezetés 

Régóta foglalkoztat a kérdés, hogy univerzumunk miért alapvetően kvantumos. Az alábbi cikkben bemutatom, hogy milyen további kérdések adódtak még, és milyen válaszokat találtam, mint informatikus.

2 What can cause that the universe is quantized?

If a system is not unlimited and it can be described by a limited amount of information the system must be fundamentally quantized. But if a system is fundamentally quantized than it is not sure that the system can be described by a limited amount of information and it is unlimited. Examining our universe from inside, we can just hypothesize that the universe can be described by a limited amount of information and it causes that the universe is quantized.

2. Mi lehet univerzumunk kvantumosságának oka? 

Az alapvető kvantumosság szükséges tulajdonsága egy nem végtelen, tehát véges mennyiségű információval leírható rendszernek. Azonban ha egy rendszer alapvetően kvantumos az nem bizonyítja, hogy a rendszer véges mennyiségű információval leírható, tehát nem végtelen. Univerzumunkat belülről vizsgálva legfeljebb feltételezhetjük, hogy a kvantumosság oka az, hogy az univerzum véges mennyiségű információval írható le.

3 What attributes does have a universe that can be described by a limited amount of information? 

Inside of a limited universe nothing can be unlimitedly big or unlimitedly multitude. And inside of a limited universe nothing can be unlimitedly small. The implication of the last statement is that nothing can be divided into smaller and smaller elements unlimitedly and if we examine any attribute or component of the universe, we will find that it is quantized. A limited universe is constructed by elementary components which have quantized attributes and the elementary components can not be divisible. The transition from a quantum state to the next quantum state can not be continuous, because the continuous transition can not be described by a limited amount of information. The transition can happen only from moment to moment, therefore the transition itself can not have a length of time. Examining a limited universe from inside, the length of time of the duration of a quantum state can be exactly measured only in numbers of quantum state transitions of other elementary components. In a limited universe there is no an absolute continuous time which can be elapsed independently of everything. Any point of the system has an own relative quantized local time and the elapsing of the time can only be measured in steps (numbers of quantum state transitions).

3. Milyen tulajdonságai vannak egy véges mennyiségű információval leírható univerzumnak? 

Egy nem végtelen univerzumon belül semmi sem lehet végtelenül nagy, vagy végtelenül nagyszámú. Továbbá, egy nem végtelen univerzumon belül semmi sem lehet végtelenül kicsi. Ebből következik, hogy semmit sem lehet a végtelenségig egyre kisebb és kisebb részekre bontani, és a rendszer bármilyen tulajdonságát, vagy alkotóelemét vizsgáljuk, egyszer el kell jutni a kvantumosságig. Az ilyen univerzum elemi, tovább már nem osztható alkotóelemekből épül fel, amelyek kvantumos tulajdonságokat mutatnak. Az egyik kvantumállapotból a másikba történő átmenet nem lehet folytonos, mert a folytonos átmenet nem írható le véges mennyiségű információval. Tehát az átmenet egyik pillanatról a másikra kell, hogy bekövetkezzen, ami azt jelenti, hogy magának az átmenetnek, vagyis a kvantumállapot-változásnak nincs időhossza. Az ilyen univerzumot belülről tanulmányozva egy kvantumállapot fennállásának hosszát egzakt módon kizárólag más elemi alkotóelemek kvantumállapot-változásainak számában mérhetjük. Egy nem végtelen univerzumban nincs abszolút folytonos idő, ami mindentől függetlenül önállóan is képes eltelni. A rendszer egy adott pontjának relatív saját helyi ideje van, amely kvantumosan, vagyis lépésekben, kvantumállapot-változásokban telik.

Notes: According to my theory, the time is quantized does not means that reaching a given limit, a slice of time (e.g. a very short fraction of a second) can not be indivisible. The quantized time is not a series of indivisible time slices. According to my theory, in a subset of the universe or on a point of the universe, the quantum state transitions mean the elapsing of the time. E.g. if (because of any reason) in a subset of the universe or on a point of the universe there were not any quantum state transition then the time would be stopped there.

Megjegyzések: Elméletem szerint, az idő kvantumossága nem azt jelenti, hogy egy bizonyos határt elérve, egy időszeletet (pl.: a másodpercnek egy nagyon kicsi törtrészét) már nem lehet tovább felosztani. A kvantumos idő nem feloszthatatlan időszeletek sorából áll. Elméletem szerint, az idő múlását az univerzum egy adott részhalmazában, vagy az univerzum egy adott pontján bekövetkező kvantumállapot-változások jelentik. Pl.: amennyiben, valamilyen okból kifolyólag az univerzum egy adott részhalmazában, vagy adott pontján nem lennének kvantumállapot-változások, akkor ott az idő állna.

4 What are those attributes which a universe that can be described by a limited amount of information has and our universe also has those attributes? 

It looks that our universe is fundamentally quantized and constructed by elementary components. According to the theory of quantum mechanics, the quantum states are discrete states. The implication of that, there is no continuous transition between two consecutive quantum states. Because of that, we can apply the implications described in section 3 for our universe – including that a quantum state transition can not has a length of time and the implications for the quantized time.

4. Egy véges mennyiségű információval leírható univerzum tulajdonságaiból melyek azok, amelyek saját univerzumunkat is bizonyosan jellemzik? 

Úgy tűnik, univerzumunk alapvetően kvantumos és elemi alkotóelemekből épül fel. A kvantummechanika elmélete szerint, az egyes kvantumállapotok egymástól diszkrét módon különböznek. Ebből következik, hogy az egymást követő kvantumállapotok között nem áll fenn valamiféle folytonos átmenet. Ez alapján a 3. pontban korábban megtett következtetéseket saját univerzumunkra is vonatkoztathatjuk, ide értve azt, hogy a kvantumállapot-változásnak nincs időhossza, továbbá az idő kvantumosságára vonatkozó megállapításokat.

5 How it is possible that a quantum state transition has no a length of time? 

The next quantum state of any elementary component of the system (of the universe) has to be computed, has to be defined. In any way the universe works, this process needs at least one step, therefore it must have a length of time. We can implicate that the universe has to have an external system which can not sensible directly from inside of the universe. And this external system can define or calculate the next quantum state of the given component. From inside of the universe only the result of the calculation, the new quantum state can be sensible.

5. Hogyan lehetséges az, hogy a kvantumállapot-változásnak nincs időhossza? 

Egy elemi alkotóelem következő kvantumállapotát a rendszer, vagyis az univerzum működési szabályainak megfelelően meg kell határozni, ki kell számítani. Akárhogyan működik is az univerzum, ez a művelet legalább egy lépést igényel, ezért van időhossza. Ebből arra lehet következtetni, hogy az univerzumnak lennie kell egy belülről közvetlenül nem érzékelhető külső rendszerének, amely egy adott alkotóelem következő kvantumállapotát meghatározza, kiszámítja. Az univerzumon belülről, pedig csak a kiszámítás végeredményét az új kvantumállapotot lehet érzékelni.

6 Is there any practical way that can prove that the time is quantized in our universe? 

There are many examples in the world of quantum mechanics for occurrences in which a particle jumps by quantized from a point to another point. E.g. inside of an atom an electron jumps from an electron shell to another one. Imagine, that the electron do that jump along of a general radius vector in a two dimension co-ordinate system. The projection of the movement of the electron is quantized in the case of all the two axes. Than imagine, that the general radius vector is in a three dimension co-ordinate system. The projection of the movement of the electron is quantized in the case of all the three axes. In the case of a two or three dimension co-ordinate system, we can determine that if the projection of at least one axis is quantized than it causes that the projections of all other axes will be quantized. Finally imagine that the electron do that jump along of a general radius vector in a four dimension co-ordinate system which is known from the theory of space-time continuum and the angle of the axes are 90°. The projection of the movement of the electron is quantized in the case of all the three axes of the space. Taking account of the experience we found in the case of the two and the three dimension co-ordinate system, it looks a logical implication, that the projection of the fourth axis (the axis of the time) is quantized

6. Milyen gyakorlati példával lehetne univerzumunkban az idő kvantumosságát igazolni? 

Több példát is lehetne említeni a kvantummechanika világából, amelyeknek során egy részecske kvantumosan átugrik a tér egyik pontjáról a másikra. Pl.: egy atomon belül egy elektron átkerül az egyik elektronhéjról a másikra. Képzeljük el, hogy az elektron ezt az ugrást egy általános helyvektor mentén teszi egy kettődimenziós koordináta-rendszerben. Az elektron mozgásának mind a kettő tengelyre eső vetülete is kvantumos lesz. Ezt követően képzeljük el, hogy az általános helyvektor egy háromdimenziós koordináta-rendszerben van. Az elektron mozgásának mind a három tengelyre eső vetülete is kvantumos lesz. Megállapítható, hogy már egy tengelyre eső vetület kvantumossága is az összes tengelyre eső vetület kvantumosságát okozza kettő, illetve három dimenzió esetében. Végül képzeljük el, hogy az elektron egy, a téridő elméletéből ismert négydimenziós koordináta-rendszerben mozog – amelyben a tengelyek 90 fokos szöget zárnak be egymással – egy általános helyvektor mentén. A mozgásnak a háromdimenziós tér tengelyeire eső vetülete kvantumos, ezért a kettő- és háromdimenziós koordináta-rendszerekben tapasztaltakat is figyelembe véve, logikus következtetésnek tűnik, hogy a rendszer időre vonatkozó negyedik tengelyére eső vetülete is kvantumos tulajdonságot mutat.

7 Conclusions 

It looks a very difficult task to prove that our universe can be described by a limited amount of information and our universe is not unlimited. It is very difficult to prove that in our universe nothing can be unlimitedly big or unlimitedly multitude. Discovering that our universe is fundamentally quantized and taking account the quantized time, it can be enough to prove that nothing can be unlimitedly small in our universe. Based on it we can hypothesize that the universe can be described by a limited amount of information and it causes that the universe is quantized and it is not unlimited. In section 3 we can found an explanation why any point of the system has an own relative quantized local time.

7. Konklúzió 

Különösen nehéz feladatnak tűnik annak bizonyítása, hogy univerzumunk leírható véges mennyiségű információval, tehát nem végtelen. A különös nehézséget annak igazolása jelenti, hogy semmi sem lehet végtelenül nagy, vagy végtelenül nagyszámú. Az alapvető kvantumosság felfedezése, az idő kvantumosságát is számításba véve viszont elegendő annak bizonyítására, hogy semmi sem lehet végtelenül kicsi. Ez azt sejteti, hogy az univerzum kvantumosságának oka az, hogy az univerzum véges mennyiségű információval leírható, tehát nem végtelen. A 3. pontban leírtak magyarázatul szolgálnak arra, mi okból van egy nem végtelen univerzum egy adott pontjának relatív saját helyi ideje.

Part II – Fictions

II. rész – Feltevések

a. Introduction 

In this part I will show my ideas based on logical implications which can be proved hard and because of that, they are only fictions.

a. Bevezetés 

Ebben a részben megfogalmazom azon gondolataimat, amelyek több, nehezen igazolható, de logikusnak tűnő következtetésen alapulnak, ezért azokat a feltevés szintjén kezelem.

b. How does the universe work? 

According to my idea the universe is operated by a unified rule system. Defining or calculating the next quantum state of any elementary component of the universe is based on that rule system. The operation of the universe is free of any external impacts which are independent from the unified rule system. I hypothesize that there was a beginning of the operation of the universe. The components of the universe had an initial state and the universe started to operate by the rule system. As it is discussed in section 5, the universe has to have an external system which can not sensible from inside of the universe and the task of that external system is to define or to calculate the next quantum states of the components of the universe by the unified rule system. In the world of quantum mechanics we can compute only probabilities when we try to calculate a next quantum state. But it does not mean that the rule system is not unified or there are external impacts which are independent from the unified rule system. But it means that examining our universe from inside, the unified rule system is not exact. On macro level, where we can not sense that the universe is quantized, it looks that the rule system is exact and we can use exact calculations. It looks that something aligns or harmonizes the probabilities of the micro level, the world of quantum mechanics. I hypothesize that something is the external system of the universe.

b. Hogyan működik az univerzum? 

Elképzelésem szerint, az univerzum egy egységes szabályrendszer szerint működik, és az univerzum egy elemi alkotóeleme következő kvantumállapotának meghatározása minden esetben e szabályrendszer alapján történik. Úgy is fogalmazhatnék, hogy az univerzum működése a szabályrendszertől független külső beavatkozásoktól mentes. Feltételezem, hogy az univerzum működésének volt egy kezdete. Az alkotóelemeknek volt egy kiindulási állapotuk és a szabályrendszer szerint elkezdett működni az univerzum. Az 5. pontban kimondottak szerit, az univerzumnak kell lennie egy belülről nem érzékelhető külső rendszerének, amelynek az a feladata, hogy a szabályrendszer alapján meghatározza az univerzum alkotóelemeinek következő kvantumállapotait. A kvantummechanikában a következő kvantumállapot meghatározása során csupán a bekövetkezéshez rendelt valószínűséget tudjuk kiszámítani, de ez nem bizonyítja azt, hogy az univerzum nem egy egységes szabályrendszer szerint működne, vagy a szabályrendszertől független külső beavatkozások történnének, inkább azt bizonyítja, hogy az univerzum szabályrendszere belülről vizsgálva nem egzakt. Makroszinten, vagyis addig a pontig, amíg univerzumunk kvantumosságát nem észleljük, még úgy tűnik, a szabályrendszer egzakt, minden pontosan kiszámítható. Úgy látszik a mikroszint, vagyis a kvantummechanika világának valószínűségeit valami összehangolja. Ez a valami feltehetően az univerzum belülről nem érzékelhető külső rendszere.

c. Where does the hypothesized external system of the universe exist? 

The internal system is that we can sense about the universe (our known universe itself). The external system can not sensible from inside of the universe and it is not a part of the internal system. We can only implicate indirectly (described in section 5 and b.) that the external system has to exist. Its task is to operate the internal system and probably it is a part of a bigger system, an external universe. Compared to the external system or the external universe, the internal system is only a virtual reality or simulation. If the idea is correct and an external universe is really exists, probably there are other universes nested by the same way.

c. Hol lehet az univerzum feltételezett külső rendszere? 

Az univerzum belső rendszere az, amit képesek vagyunk az univerzumból észlelni. Az univerzum külső rendszere belülről nem érzékelhető, és nem része az általunk ismert belső rendszernek. Létezésére csupán az 5. és a b. pontban leírt közvetett bizonyítékok alapján következtethetünk. Feladata a belső rendszer működtetése és feltehetően részét képezi, egy nagyobb rendszernek, vagyis egy külső univerzumnak. A külső rendszerhez, vagy a külső univerzumhoz képest, univerzumunk belső rendszere egy virtuális valóság, vagy szimuláció. Amennyiben a gondolatmenet helyes, és valóban létezik egy külső univerzum, nagy a valószínűsége, hogy a külső univerzumon kívül további egymással hasonló módon kapcsolatban álló, egymásba ágyazott univerzumok is vannak.

Notes: An example for the internal and external system and the external universe. If a computer in our universe operates a cellular automaton then the cellular automaton is the internal system, the computer is the external system and our universe is the external universe.

Megjegyzések: Példa a belső és külső rendszerre, valamint a külső univerzumra. Amennyiben egy, az univerzumunkban lévő számítógép által működtetett sejtautomatát (angolul: cellular automaton) belső rendszernek tekintünk, akkor a számítógép a külső rendszer, univerzumunk, pedig a külső univerzum.

d. How does the living beings fit into the rules of the universe? 

The set of the elementary components of a living being is a subset of the set of the elementary components of the universe. If the next quantum state of any elementary component of the universe is always defined or calculated by the unified rule system, then it is true for any elementary components of a living being. That a living being does during its life time that happens with it according to the unified rule system of the universe (the rules of physics). The living beings are natural phenomena or sets of components of the universe which are originated by the rule system of the universe and they can reproduce themselves.

d. Hogyan illeszkednek az élőlények az univerzum szabályrendszerébe? 

Amennyiben univerzumunk összes elemi alkotóelemének minden esetben kizárólag a szabályrendszer szerint határozódik meg a következő kvantumállapota, abban ez esetben az univerzum összes alkotóelemének részhalmazát képező, az élőlényeket alkotó elemekre is vonatkozik ez. Amit egy élőlény élete során tesz, az a fizika törvényei, vagyis az univerzum szabályrendszere szerint történik meg vele. Az élőlények az univerzum szabályrendszere szerint kialakult, önmagukat reprodukálni képes alkotóelem-csoportosulások, természeti jelenségek.

e. Conclusion 

Using the declarations of section b. and c., our universe is probably a virtual reality or simulation operated by an external system. It seems that the universe is a "cellular automation" operated by a "big computer''.

e. Konklúzió 

A b. és c. pontban megfogalmazottak szerint, valószínűleg univerzumunk egy külső rendszer által működtetett virtuális valóság, vagy szimuláció. Úgy tűnik, mintha az univerzum egy „nagy számítógép” által működtetett „sejtautomata” lenne.