The nature of time and motion in relativistic operational reality

📝 Abstract

We argue that the construction of spacetime is personal, specific to each observer, and requires combining aspects of both discovery and creation. What is usually referred to as the block universe then emerges by noting that part of the future is contained in the present, but without the limitations that the four-dimensional block universe usually implies, of a reality in which change would be impossible. In our operational approach, reality remains dynamic, with free choice playing a central role in its conceptualization. We therefore claim that Einstein’s relativity revolution has not been fully realized, since most physicists do not seem to be open to the idea that objects move not only in space, but also and especially in time, and more generally in spacetime, with their rest mass being a measure of their kinetic time energy. When relativistic motion is revisited as a genuine four-dimensional motion, it becomes possible to reinterpret the parameter c associated with the coordinate speed of light, which becomes the magnitude of the four-velocity of all material entities. We also observe that the four-dimensional motion in Minkowski space can be better understood if placed in the broader perspective of quantum mechanics, if non-locality is interpreted as non-spatiality, thus indicating the existence of an underlying non-spatial reality, the nature of which could be conceptual, consistent with the conceptuality interpretation of quantum mechanics. This hypothesis is reinforced by noting that when observers, or experiencers, as they will be referred to in this article, are described by acknowledging their cognitive nature, of entities moving in a semantic space, Minkowski metric emerges in a natural way.

💡 Analysis

We argue that the construction of spacetime is personal, specific to each observer, and requires combining aspects of both discovery and creation. What is usually referred to as the block universe then emerges by noting that part of the future is contained in the present, but without the limitations that the four-dimensional block universe usually implies, of a reality in which change would be impossible. In our operational approach, reality remains dynamic, with free choice playing a central role in its conceptualization. We therefore claim that Einstein’s relativity revolution has not been fully realized, since most physicists do not seem to be open to the idea that objects move not only in space, but also and especially in time, and more generally in spacetime, with their rest mass being a measure of their kinetic time energy. When relativistic motion is revisited as a genuine four-dimensional motion, it becomes possible to reinterpret the parameter c associated with the coordinate speed of light, which becomes the magnitude of the four-velocity of all material entities. We also observe that the four-dimensional motion in Minkowski space can be better understood if placed in the broader perspective of quantum mechanics, if non-locality is interpreted as non-spatiality, thus indicating the existence of an underlying non-spatial reality, the nature of which could be conceptual, consistent with the conceptuality interpretation of quantum mechanics. This hypothesis is reinforced by noting that when observers, or experiencers, as they will be referred to in this article, are described by acknowledging their cognitive nature, of entities moving in a semantic space, Minkowski metric emerges in a natural way.

📄 Content

우리는 시공간의 구성이 극히 개인적이며 각 관찰자마다 고유하게 정의되는 과정이라고 주장한다. 즉, 시공간을 어떻게 “구성”하느냐는 문제는 보편적인 외부 규칙에 의해 일방적으로 정해지는 것이 아니라, 각각의 관찰자가 자신의 인식과 경험을 바탕으로 발견하는 측면과 동시에 창조하는 측면을 동시에 포함하는 복합적인 행위라고 볼 수 있다.

이러한 관점에서 흔히 “블록 우주(block universe)”라고 불리는 전통적인 개념은 ‘미래의 일부가 현재에 이미 포함되어 있다’는 사실을 강조함으로써 등장한다는 점은 인정한다. 그러나 네 차원(4‑dimensional) 블록 우주가 일반적으로 내포하고 있는 **‘변화가 전혀 일어나지 않는, 고정된 현실’**이라는 제한적인 해석은 우리 접근법에서는 받아들여지지 않는다. 블록 우주가 제시하는 “시간이 정적인 차원에 끼워 넣어져 있다”는 이미지가 아니라, 시간과 공간이 동시에 흐르는 동적인 구조 안에서 미래와 현재가 서로 얽혀 있는 복합적인 관계로 이해되어야 한다는 것이다.

우리의 작용주의적(operational) 접근에 따르면, 현실은 여전히 **동적(dynamic)**이며, 특히 **‘자유 선택(free choice)’**이 그 개념화 과정에서 중심적인 역할을 수행한다. 관찰자는 단순히 외부 세계를 수동적으로 기록하는 존재가 아니라, 자신의 선택에 따라 시공간의 구조를 능동적으로 재구성하고, 그 결과가 물리적 현상에 반영된다고 본다. 따라서 우리는 ‘아인슈타인의 상대성 혁명(relativity revolution)’이 아직 완전하게 실현되지 않았다고 주장한다. 그 이유는 대부분의 현대 물리학자들이 아직도 ‘물체는 공간 안에서만 이동한다’는 전통적인 직관에 머물러 있으며, ‘물체는 시간 안에서도, 특히 시공간 전체 안에서 움직인다’는 보다 포괄적인 시각을 받아들이는 데에 개방적이지 않기 때문이다.

특히 우리는 **‘정지 질량(rest mass)’이 단순히 물체의 관성의 척도일 뿐만 아니라, **그 물체가 시간 방향으로 가지고 있는 **‘운동적 시간 에너지(kinetic time energy)’의 양을 측정하는 지표라는 해석을 제시한다. 이와 같은 관점에서 상대론적 운동을 **‘진정한 네 차원 운동(four‑dimensional motion)’**으로 재검토하면, 좌표 광속 c와 연관된 매개변수를 새로운 방식으로 해석할 수 있게 된다. 구체적으로 말하면, c는 더 이상 “좌표계에 따라 측정되는 빛의 속도”라는 제한적인 의미만을 갖는 것이 아니라, 모든 물질 존재가 가지고 있는 네‑속도(four‑velocity)의 크기(magnitude) 로서, 시공간 전반에 걸친 모든 물체의 기본적인 운동량을 규정하는 보편적인 상수가 된다.

우리는 또한 민코프스키 공간(Minkowski space)에서의 네 차원 운동이 양자역학(quantum mechanics)의 보다 넓은 관점에서 바라볼 때 더욱 명확히 이해될 수 있음을 관찰한다. 여기서 핵심적인 아이디어는 ‘비국소성(non‑locality)’을 ‘비공간성(non‑spatiality)’으로 해석함으로써, **‘공간적 차원을 초월하는 근본적인 비공간 현실(non‑spatial reality)’**이 존재한다는 점을 시사한다는 것이다. 이러한 비공간 현실은 물리적 현상을 설명하는 전통적인 공간‑시간 개념을 넘어서는 ‘개념적(conceptual)’ 성격을 띠며, 이는 **‘양자역학의 개념성 해석(conceptuality interpretation of quantum mechanics)’**과 일관성을 가진다. 즉, 양자 시스템이 보여주는 특이한 상호작용과 확률적 성질은 ‘실재가 물리적 공간에만 국한되지 않고, 의미와 개념이 실재의 근본적인 구성 요소로 작용한다’는 관점으로 자연스럽게 설명될 수 있다.

이러한 가설은 ‘관찰자(observer)’ 혹은 이 글에서 ‘경험자(experiencer)’라고 부를 존재들을 그들의 인지적 성격(cognitive nature), 즉 **‘의미 공간(semantic space) 안에서 움직이는 존재’**로 인식함으로써 더욱 강화된다. 관찰자를 단순히 물리적 좌표계에 놓인 점(point)으로 보는 것이 아니라, **‘그들이 의미와 개념을 통해 정보를 처리하고, 선택과 판단을 수행하는 인지적 존재’**로 이해하면, **민코프스키 계량(Minkowski metric)**이 ‘자연스럽게(inevitably)’ 드러난다. 즉, **시간‑공간의 거리(interval)와 각도(angle)**가 **‘의미적 거리와 의미적 각도’**와 일치하게 되며, 이는 ‘시공간 구조가 인지적·개념적 구조와 깊이 얽혀 있다’는 결론을 낳는다.

요컨대, 시공간은 **‘관찰자마다 고유하게 구성되는 개인적 구조’**이며, **‘발견과 창조가 동시에 작용하는 복합적 과정’**이다. 블록 우주라는 전통적 이미지가 **‘미래가 현재에 포함된다’는 점에서는 어느 정도 맞지만, **‘변화가 전혀 일어나지 않는 고정된 네 차원 블록’**이라는 해석은 우리의 **‘동적 현실과 자유 선택 중심의 작용주의적 관점’**과는 양립할 수 없다. 아인슈타인의 상대성 이론이 제시한 혁신은 아직 ‘물체가 시공간 전체, 특히 시간 방향으로도 움직이며, 정지 질량이 시간적 운동 에너지와 연결된다’는 통합적 시각을 완전히 받아들이지 못한 채 남아 있다. c를 네‑속도의 크기로 재해석하고, 민코프스키 공간의 네 차원 운동을 양자역학의 비공간적·개념적 해석과 연결함으로써, 우리는 ‘비공간적 실재가 존재하고, 이는 인지적·의미적 구조와 깊이 연관된다’는 새로운 물리·철학적 통합을 제시한다. 이러한 통합은 ‘관찰자를 의미 공간에서 움직이는 인지적 존재로 바라볼 때, 민코프스키 계량이 자연스럽게 도출된다’는 사실을 통해 더욱 설득력을 얻는다.

따라서 우리는 **‘시공간의 개인적·동적 구성’, ‘자유 선택의 중심성’, ‘정지 질량과 시간 에너지의 동일시’, ‘c의 네‑속도 해석’, 그리고 ‘양자역학적 비공간성·개념성 해석’**이라는 다섯 가지 핵심 요소가 서로 유기적으로 결합될 때, 비로소 현대 물리학이 놓치고 있던 **‘관찰자 중심의 시공간 이해’**를 완전하게 구현할 수 있다고 주장한다. 이는 기존의 블록 우주 모델을 넘어서는 ‘동적인 블록 우주(dynamic block universe)’ 혹은 **‘선택에 의해 재구성되는 시공간(reconfigurable spacetime)’**이라는 새로운 패러다임을 제시하는 것이며, 앞으로의 이론적·실험적 연구가 이 방향으로 전개될 때 비로소 진정한 상대성 혁명의 완성이 이루어질 것이라는 전망을 제시한다.