Applications of Nash's Theorem to Cosmology
宇宙学常数问题被看作是广义相对论中黎曼曲率模糊性的一个症状。纳什关于额外维度引力扰动的定理解决了这种模糊性,消除了真空能量密度和爱因斯坦宇宙学常数之间的直接比较,除了与结构的形成和宇宙的加速膨胀相容之外。
2008-11-24 astro-ph gr-qc
Large volume quantum correction in loop quantum cosmology: Graviton illusion?
由大体积真空各向同性圈量子宇宙学导出的对爱因斯坦-希尔伯特哈密顿量的量子修正与量子化模糊参数无关。这里表明,这种修正可以被视为由于单圈“引力子”贡献而产生的有限体积引力卡西米尔能量。在真空情况下,次引导量子修正和在非真空情况下,甚至引导量子修正依赖于模糊参数。我们可以回想起,这些事实上是微扰量子引力的类似特征,众所周知,纯引力(在壳层上)是单圈有限的,而更高圈的贡献甚至不能重整化。这些来自非微扰量子化的量子修正的特征,揭示了一个主要的开放问题,即如何在量子引力的非微扰和微扰方法之间进行沟通。
2005-04-25 astro-ph gr-qc hep-th
Space Time Covariance of Canonical Quantization of Gravity: A (formal) general result and the (rigorous) explicit case of 2+1 Quantum Cosmology
本文提出了一个一般的经典定理,根据这个定理,时空度量标量之间的所有不变关系,当转化为全纯引力相空间上的函数(使用正则运动方程)时,就变成了二次约束和线性约束的弱消失函数。这个结果的含义是量子算符约束(湮灭波函数)的狄拉克相容性足以保证随后的量子理论的时空协变性:每个不变关系的排序总是存在的,使得发射算符具有与经典值相同的本征值。2+1量子宇宙学的例子是明确考虑:四个可能的“宇宙学解决方案”-两个纯爱因斯坦方程加上两个时,一个$Λ$长期存在-展示和相应的模型被量化。描述几何的不变关系被明确地计算并且提升到其特征值是其对应的经典值的算子。
2005-07-01 gr-qc
Critical evaluation of common claims in loop quantum cosmology
在圈量子宇宙学中,已经分析了大量的模型,主要是使用微超空间结构和微扰。与此同时,来自有效场论和协变性的一般物理原理往往被忽视。要连贯一致地引入这些要素,就需要对现有设想方案进行重大修改。因此,没有一个更广泛的索赔主要由Ashtekar学校-如通用性的反弹与快速半经典动力学,鲁棒性方面的量化模糊性,实现协方差,和相关的某些技术成果的潜在观测-举行了审查。从这个结果中,我们可以得出几个有用的教训,以建立一个可持续的量子宇宙学。
2020-02-13 gr-qc hep-th
Uniqueness of minimal loop quantum cosmology dynamics
我们表明,各向同性圈量子宇宙学的标准哈密顿量的物理标准加一个选择:它有一个“最小”的条款。我们还显示了自由,和有界的能量密度,即使当这个选择是放松的。使用的标准是膨胀下的协方差,在这种情况下,连续的非正则同态,这是不是典型的,但共形规范变换。我们提出了如何在量子理论中实现共形正则变换。去除红外调节器产生独立的排序模糊性。
2019-02-11 gr-qc hep-th math-ph
Genericness of inflation in isotropic loop quantum cosmology
从圈量子宇宙学(LQC)到标量物质扇区的非微扰修正已经被认为意味着暴胀。我们证明了LQC修改后的标量场产生指数膨胀的小尺度因子制度,所有正定的潜力,独立于初始条件和独立的模糊参数。对于半正定势,总是可以选择,而无需微调,模糊度参数之一的值,使得指数膨胀的结果,提供的潜在的零点接近最多作为比例因子的幂律。结合小体积的一般反弹发生,粒子视界不存在,从而消除了标准大爆炸模型的视界问题。
2004-12-08 astro-ph gr-qc hep-th
Alternative quantization of the Hamiltonian in isotropic loop quantum cosmology
由于在构造各向同性圈量子宇宙学中的哈密顿约束算子时存在量子化模糊性,因此检验圈量子宇宙学的关键特征,如量子反弹和有效场景,是否对模糊性具有鲁棒性是至关重要的。在本文中,我们考虑了一个典型的量子化歧义所产生的引力连接的场强的量子化。构造了另一种哈密顿约束算子,并通过半经典分析证明了它具有正确的经典极限。同时得到了包含高阶量子修正的有效哈密顿量。在具有无质量标量场的空间平坦FRW模型中,经典大爆炸再次被量子反弹所取代。此外,由于量子引力效应,膨胀的宇宙仍然有很大的可能性发生坍缩。因此,这些关键特征对于这种量化模糊性是鲁棒的。
2009-04-28 gr-qc
On the Uniqueness of the Fock Quantization of the Dirac Field in the Closed FRW Cosmology
在宇宙学背景中传播的自由场的Fock量子化,由于时空的非定常性,一般没有明确的定义。对于宇宙学场景中的标量场的情况下,它是已知的动力学的幺正实现的标准,以消除在选择Fock表示(直到幺正等价)的歧义。在这里,我们应用以前用于标量场情况的相同类型的参数和方法,讨论D'Eath和Halliwell提出的封闭FRW时空中Dirac场的Fock量子化的唯一性问题。
2018-03-22 gr-qc hep-th math-ph
Ambiguity in matter sector for modified gravity involving $δ^2 \mathcal{L}_{m}/δg^{μν}δg^{αβ}$ and its implications to astrophysics and cosmology
Universitas Indonesia(印度尼西亚大学)
针对含物质拉格朗日对度规二阶导数的修改引力中物质拉格朗日选取歧义问题,研究通过放宽四速度与度规独立的假设构建自洽框架,并经天体与宇宙学场景验证可消除该歧义。
2026-08-06 astro-ph.HE gr-qc
Uniqueness of the Fock quantization of scalar fields in a Bianchi I cosmology with unitary dynamics
自由标量场的Fock量子化在选择湮灭算符和产生算符时会遇到无限的模糊性,这种选择等同于确定真空态。在高度对称的情况下,这种模糊性可以通过在系统的对称性下要求真空不变性来消除。类似地,在静止背景中,可以要求时间平移不变性加上能量的正性。然而,在更一般的情况下,需要额外的标准。对于自由(测试)场最小耦合到均匀和各向同性宇宙学的情况,已经证明,通过引入量子动力学的幺正可实现性准则,作为Fock空间中的自同态,解决了这种模糊性。这个条件决定了场的时间依赖性的特定分离,因此它分裂成非常精确的背景依赖性和真正的量子演化。此外,连同真空不变性的条件下的空间Killing对称性,幺正性的动力学选择一个唯一的Fock表示的正则交换关系,直到幺正等价。在这项工作中,我们将这些结果推广到各向异性时空剪切,因此不是共形对称的,通过考虑的情况下,自由标量场的Bianchi I宇宙学。
2016-11-25 gr-qc
On the covariance of scalar averaging and backreaction in relativistic inhomogeneous cosmology
我们介绍了Gasperini,Marozzi和Veneziano(2010)的四维平均窗口函数的推广,这可能对许多应用程序有用。空间标量平均方案的协变性质是相对论宇宙学中的平均问题,是一个重要的性质,它隐含在构造中,但通常是隐含的。我们在这里采用Gasperini等人的方法有两个原因。首先,这里提出的形式主义及其推广是明显的协变。其次,形式主义是方便的解开叶理,体积测量,和边界的平均表达式进入标量平均计划的依赖关系。这些性质将证明方便的简化表达式,但也为调查极值叶理和比较不同叶理的平均性能直接。建议的推广的窗口函数允许选择最合适的平均方案的物理问题,并区分的作用的叶理本身和平均动力学方程中的体积测量的作用。我们还表明,从这一广义类中获得的一个特定的窗口函数导致了一个平均方案,该方案对应于Buchert,Mackay和Roy(2018)最近的一项研究,并且作为副产品,我们明确表明其中推导出的逆反应的一般方程是协变的。
2019-02-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Improvement of energy-momentum tensor and non-Gaussianities in holographic cosmology
在基于(A)dS/CFT对应的宇宙学全息模型中,共形对称隐含在宇宙的对偶描述中。然而,一般来说,人们不能期望宇宙涨落中的(破)共形不变性,因为只有尺度不变性在实验中表现出来。此外,为了使全息模型的预测有意义,共形对称性需要被打破,因为度规涨落的标量模式在共形极限中变成纯规范。我们讨论了在这种情况下的能量动量张量的改进模糊性,并构建了一个全息模型的宇宙,保持标度不变性,但不一定是完整的共形不变性。我们使用弱耦合对偶场论的样本计算表明,正交型的非高斯性存在于等边型之上。改进的模糊性对应于能量动量张量的选择,该张量将在暴胀后耦合到我们的粒子物理部门。我们的结果表明,宇宙学参数的全息预测关键取决于这样的选择。
2014-03-25 gr-qc hep-ph hep-th
de Sitter equilibrium as a fundamental framework for cosmology
宇宙学可能是研究“德西特平衡”状态周围的波动。在这篇文章中,我回顾了这一框架的基本思想和吸引人的特点,并回答了一些常见的问题提出的德西特均衡图片。我表明,这个框架并没有遭受“玻尔兹曼脑”的问题,并与这个宇宙学的图片最近的工作“时钟模糊性”。
2010-08-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Broken covariance of particle detector models in relativistic quantum information
我们表明,耦合到量子场的空间模糊粒子探测器的预测一般不协变的点状限制之外。这种协方差的缺乏表现为时间排序操作中的模糊性。我们分析了协方差的崩溃如何影响量子场论中的典型检测器模型,如Unruh-DeWitt模型。具体来说,我们展示了如何违反协方差依赖于状态的检测器场系统,形状和状态的运动的检测器,和时空几何。此外,我们提供的工具,明确评估违反的幅度,并确定制度的预测涂抹检测器是准确或近似协变的微扰分析。
2021-01-18 gr-qc hep-th quant-ph
Time in quantum cosmology
具有两个全球内部时间的宇宙学模型表明,时间重新参数化的不变性,因此协方差,不能通过去参数化来保证。特别是,它是不可能从一个单一的去参数化模型导出适当的时间有效的方程,如果波动和更高的时刻包括量子校正。有效约束的框架显示了如何正确的时间演化可以一致地定义在量子宇宙学系统中,这样,它是时间重新参数化不变时,与其他选择的坐标时间。同时,它允许在同一模型的不同去参数化中的矩修正变换,表明内部时间演化的部分时间重新参数化。然而,除了来自诸如量子涨落的时刻的校正之外,还可能出现因子排序校正。后者一般会打破内部时间公式的协方差。因此,量子宇宙学中的涨落效应是有问题的,特别是如果推导是在内部时间或固定的物理希尔伯特空间中进行的。
2016-12-01 gr-qc
Quasiclassical model of inhomogeneous cosmology
本文将准经典时空模型从静态推广到动力学情形,研究一维非均匀宇宙演化,发现为维持半经典广义协变性需同时考虑空间度规两个分量的量子矩,而分量间量子关联影响较小。
2022-09-09 astro-ph.CO gr-qc
Unstable Anisotropic Loop Quantum Cosmology
在LQC的背景下,我们研究了描述对角Bianchi I模型量子动力学的完全哈密顿约束方程的稳定性条件。我们的分析表明,在显式实施的差分方程的不稳定性的强有力的证据,这意味着重要的后果之间的对应关系的完整的LQG理论和LQC。因此,人们可能会质疑量化方法的选择,晶格细化的模型和/或模糊参数的作用;所有这些原则上都应该由完整的LQG理论决定。
2009-07-23 gr-qc
On the Quantum Origin of the Mixmaster Chaos Covariance
我们的分析表明,如何协变混沌行为的Mixmaster宇宙学的演化特征附近的初始奇点可以作为半经典极限在相应的哈密顿表示进行的正则量子化。
2001-11-16 astro-ph gr-qc
Quantum Cosmology: Effective Theory
量子宇宙学传统上是在量子化的微型超空间模型水平上研究的,分析波函数的行为。然而,在没有一个完整的量子引力和量子态的具体属性的详细知识的情况下,仍然很难做出可测试的预测。要使量子宇宙学成为经验科学的一部分,它必须允许一个系统的框架,在这个框架中,可以导出对经过充分检验的经典方程的修正,任何模糊和无知都可以充分参数化。就像在粒子和凝聚态物理中一样,一个成功的观点是一个有效的理论,适用于量子宇宙学中遇到的特定问题。本文介绍了这样一个有效的量子宇宙学框架,考虑到,除其他事项外,时空结构,协方差,时间问题和异常问题。
2012-09-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Quantum gravity, space-time structure, and cosmology
在不同的环境下获得的一系列不同但相互一致的结果,基于算符计算和有效理论的相互作用,催生了一种关于圈量子引力及其物理含义的新观点:量子校正修改但不破坏时空和协变性的概念。潜在的可观察效应比高曲率有效作用的结果更有希望;圈量子引力已经变成了一个可证伪的框架,为新的宇宙世界观提供了有趣的成分。在普朗克密度下,时空消失了,取而代之的是没有演化的四维空间。
2012-06-12 gr-qc hep-th
The general scalar-tensor Hamiltonian with deformed covariance
我们推导出标量张量哈密顿约束的所有订单的动量时,正则约束代数变形的相空间函数预测的一些研究到圈量子宇宙学。我们发现,动量和重力和物质场的空间导数必须结合在一个非常具体的形式,以保持变形的一般协方差。这表明,物质场导数和引力曲率应该同样引起形变。我们证明了各种变形函数的宇宙学后果。有些粒子在高能量密度时会引起大的反弹,而另一些粒子则会引起突然的奇点。
2018-12-18 gr-qc
Tachyon field in loop quantum cosmology: An example of traversable singularity
圈量子宇宙学(LQC)预言了宇宙在高能区通过反弹的非奇异演化。但是LQC在量化方案上存在模糊性。最近,作者在[Phys.Rev.D77,124008(2008)]中提出了一种新的量化方案。与其他量子化方案类似,这个新的量子化方案也用量子反弹取代了大爆炸奇点。更有趣的是,它引入了一个量子奇点,这是可穿越的。我们用快子标量场定量地研究了这种新的动力学,给出了一个具体的例子。我们的结果表明,我们的宇宙可以通过量子奇点有规律地演化,这与经典的大爆炸奇点不同。所以这个奇点只是一个周奇点。
2009-05-23 gr-qc
Quantum cosmology: a review
在量子宇宙学中,人们将量子物理学应用于整个宇宙。虽然没有独特的版本,也没有完全明确的理论,但这个框架引起了有趣的概念,数学和物理问题。这篇评论介绍了量子宇宙学在一个新的图片,试图纳入不均匀性的重要性:不强调传统的minisuperspace视图,而制定的动力学方面的相互作用的许多相互作用的“微观”自由度,描述时空几何。因此,它与凝聚态和粒子物理学中更成熟的系统有着密切的关系,即使时空对称性(广义协变性)的大集合需要一些适应和新的发展。这些标准方法的扩展在基础水平和通过有效描述评估理论的阶段都是需要的。
2015-01-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Few-grid-point simulations of Big Bang singularity in quantum cosmology
本文通过可精确求解的伪厄米量子模型,将大爆炸时间与Kato例外点参数$t=0$关联,支持点状大爆炸形式,并利用可观测量奇异值分析奇点展开模式的不确定性。
2025-06-16 gr-qc
The probability of inflation in Loop Quantum Cosmology
在经典广义相对论的背景下,最近已经证明存在足够的暴胀来解决与视界和平坦性问题相关的微调的概率是指数级的小。在这里,这一结果是通过考虑环路量子引力效应,这是显着的小尺度。除了占高能量偏离经典,它表明,在相反的经典情况下,圈量子宇宙学概率测度是自然有限的,至少在一些定义明确的区域。它还表明,这些圈量子引力校正可以克服经典的抑制的概率只有非常不自然的选择的模糊参数,这意味着单场,慢卷膨胀是指数不可能的。
2007-08-24 gr-qc
Quasi-probability distributions in Loop Quantum Cosmology
在本文中,我们引入了一个完整的家庭参数化的准概率分布相空间和相应的Weyl量子化映射的目的是推广最近发展的Wigner-Weyl形式主义内的循环量子宇宙学计划(LQC)。特别是,我们打算定义这些准分布的状态值的玻尔紧化的实数线,以这样的方式,他们被标记的参数,占对应于非交换量子算符的排序模糊性。因此,我们注意到,参数化的准概率分布的投影导致在任何排序规定下不变的边际概率密度。我们还注意到,与标准薛定谔表示相反,对于任意特征,准分布决定一个与序无关的正函数。此外,通过明智地实现LQG的参数有序Weyl量化映射,我们能够以简单的方式分别恢复标准,反标准和Weyl对称排序的相关情况。我们期望我们的结果可以用来分析LQC计划中的几个基本方面,特别是那些与相干性,压缩态和算子收敛有关的方面,这些方面在量子光学和量子信息框架中得到了广泛的分析。
2020-07-02 gr-qc math-ph math.MP
Covariant Effective Action for Loop Quantum Cosmology a la Palatini
在圈量子宇宙学中,非微扰的量子引力效应导致大爆炸奇异性的解决,而不引入任何新的自由度的量子反弹。虽然基本上是离散的,但该理论允许用有效哈密顿量进行连续描述。在这里,我们提供了一个算法,以获得相应的有效行动,建立在这种方式的协方差的理论第一次。这一结果提供了新的见解量子几何的离散结构的连续性的性质,并开辟了新的途径来提取物理预测,如那些与规范不变的宇宙学扰动。
2008-12-09 gr-qc
Quantum linear scalar fields with time dependent potentials: Overview and applications to cosmology
在这项工作中,我们提出了一个概述的唯一性结果,近年来获得的量子化的Gowdy宇宙学模型和(测试)Klein-Gordon场最小耦合到Friedmann-Lema\^itre-Robertson-Walker,deSitter和Bianchi I时空。这些结果是通过施加对称不变性和单一的可实现的动力学的标准。这种强有力的标准组合不仅可以解决规范对易关系表示中的模糊性,而且还可以挑选出一组优选的基本变量。为了清晰和完整的介绍(基本上作为背景和补充材料),我们首先回顾了整体双曲时空中标量场的经典和量子理论。特别强调的是复杂的结构和单一的辛变换的可实现性。
2019-12-09 gr-qc
On a Continuum Limit for Loop Quantum Cosmology
海森伯-外尔对易关系的非正则表示的使用已被证明对研究量子引力中的概念和技术问题是有用的。特别相关的是环量子宇宙学(LQC)的研究,这是一种对称性简化理论,与环量子引力有关,并且基于非规则的聚合表示。最近,Ashtekar,Corichi和Singh使用一个可溶性模型来研究循环量子宇宙学和标准Wheeler-DeWitt理论之间的关系,特别是到达极限的通道,其中辅助参数(解释为“量子几何离散性”)被发送到零,希望摆脱LQC动力学中的“调节器模糊性”。在这份说明中,我们概述了第一个步骤,重新制定这个问题的程序内的作者研究聚合物理论的连续极限,这是成功地应用于简单的系统,如一个简单的谐振子和自由粒子。
2007-11-06 gr-qc
Gaussian state for the bouncing quantum cosmology
我们给出了高斯态在宇宙量子反弹中的传播结果。将圈量子宇宙学的约化相空间量子化应用于具有自由无质量标量场的Friedman-Robertson-Walker宇宙。研究了正则变量的量子矩的演化。协方差是一个单调的函数,因此它可以作为一个具有量子起源的演化参数。我们表明,高斯态的宇宙是最小的量子在反弹。我们建议解释这个反直观的功能使用熵的压缩。所得熵的时间依赖性与基于混合态冯诺伊曼熵的定性预测一致。我们发现,对于所考虑的高斯态,半经典性在整个反弹过程中保持不变,因此不存在宇宙遗忘。
2012-11-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
From Frame Covariance to the Swampland Distance Conjecture
Institute of Physics, University of Tartu(塔尔图大学物理研究所);School of Physics and Astronomy, University of Nottingham(诺丁汉大学物理与天文学学院);Nottingham Centre of Gravity, University of Nottingham(诺丁汉大学引力中心)
本文提出一个框架协变的框架,用于研究引力有效场论,解决了场空间度量在不同共形框架下的定义问题,并展示了距离猜想的界限如何源于引力有效场论的普遍性质。
2026-02-27 gr-qc hep-th
Current Algebra Formulation of Quantum Gravity and Its Application to Cosmology
建立了基于流代数的引力理论。规范原理而不是广义协变性与等效原理相结合在形式主义中起着关键作用,后者是作为理论的结果导出的。在这种方法中,证明了对庞加莱代数进行度量是不合适的,但对$SO(N,M)$代数进行度量给出了一个一致的理论。这使得通过采用自旋联系和四元组场之间的关系,有可能存在反德西特和德西特时空。爱因斯坦方程是引力基本方程的一部分,它是用自旋联系写成的。当这种形式被应用到$E(11)$代数中,其中三种形式的反对称张量是引力多重态的一部分时,我们就有了一个基于M-理论的现行代数引力理论,它可以在经典极限下应用于宇宙学。在不引入任何其他特殊场的情况下,我们可以得到宇宙在早期阶段以“膨胀”宇宙的方式加速。
2020-04-05 gr-qc hep-th
Reality Conditions in Nonperturbative Quantum Cosmology
我们进行了非微扰正则量子化的几种类型的宇宙学模型,已经研究了几何动力学制定使用复杂的路径积分方法。我们建立之间的关系,复杂的轮廓的选择,在路径积分和现实条件的度量表示是很好地定义的集合,证明了在复杂的轮廓的选择的模糊性消失时,施加适当的现实条件。在大多数情况下,由路径积分定义的波函数是不可正规化的,不能被接受为适当的量子态。此外,在量子宇宙学中,由无边界条件和隧穿假设挑选出的宇宙波函数一般不属于量子态的希尔伯特空间。最后,我们表明,不同的现实条件可以导致等价的量子理论。这一事实使我们能够从用洛伦兹实在条件以外的条件构建的量子理论中提取出与洛伦兹引力相对应的物理预言。
1993-09-23 gr-qc
Relational Motivation for Conformal Operator Ordering in Quantum Cosmology
量子宇宙学中的算符序是一个主要的尚未解决的模糊性,不仅有形式上的,而且有物理上的后果。我们确定的拉格朗日起源的共形不变性,在量子宇宙学的共形算符排序选择的基础。它在相对论的乘积型作用量(如力学的雅可比作用量或广义相对论的拜厄莱因-夏普-惠勒作用量)中表现得特别自然和简单,在这些作用量中,动力学和势能因子所需的一切都是为了相互补偿而重新调整尺度。这些行为本身在数学上严格地实现了与全宇宙建模相关的哲学原理,量子宇宙学中共形算符排序的动机得到了实质性的加强。唯物主义的产品型行动也给出了涌现时间,这相当于在各种相关的语境中恢复牛顿时间、固有时间和宇宙时间。这些作用量的共形标度直接告诉我们突现时间如何标度;如果我们效仿牛顿时间或更常用的差分型欧拉-拉格朗日或阿诺维茨-德塞尔-米斯纳型作用量的流逝,我们就会看到这些也服从更复杂的共形不变性。此外,我们发现的共形缩放所涉及的时间允许有关它如何简化运动方程与仿射参数化如何简化测地线。
2009-08-13 gr-qc
Switching internal times and a new perspective on the 'wave function of the universe'
尽管广义协变性在广义相对论中很重要,但在量子引力和宇宙学中还没有建立广义协变性的量子概念,因为在量子引力和宇宙学中,由于先验不存在坐标,因此有必要用动态量子参考系代替经典坐标系。因此,量子广义协方差依赖于相对于任意选择的量子参考系在相同物理学的描述之间一致切换的能力。最近,已经开发了用于这种开关的系统方法(arXiv:1809.00556,1809.05093,1810.04153)。它通过参照系中性的狄拉克量子化,将与量子参考系的不同选择相关的描述联系起来,这些参照系被识别为相应的简化的量子理论,类似于流形上的坐标变化。在这项工作中,我们将这种方法应用到一个简单的宇宙学模型中,以演示如何在量子宇宙学中的不同内部时间选择之间进行一致的切换。我们证实的论点,狄拉克和减少量子化版本的理论的结合定义了一个完整的关系量子理论,不仅承认量子一般协变性,但我们认为,也提出了一个新的视角"宇宙的波函数“。它承担了一个视角中立的全球状态的角色,没有直接的物理解释,然而,它同时编码了相对于所有可能的参考系选择的所有宇宙描述,并构成了这些内部视角之间的关键联系。虽然为了简单起见,我们使用惠勒-德威特公式,但这种方法和论点也可能适用于循环量子宇宙学。
2019-05-19 gr-qc hep-th quant-ph
Holographic Cosmology and Uncertainty Relation
人们相信,量子引力理论的一个主要原理是全息原理,根据全息原理,物理系统只能由存在于其边界上的自由度来描述。该原理的广义协变公式考虑了截断光片上的熵含量:从边界正交生成的非正膨胀的类光超曲面。当我们为宇宙学观测者构造截断光片时,我们发现了从视视界到最小宇宙时间间隔的一般表达式,以验证全息处方;这个最小时间与熵计算中涉及的量子效应有关。最后,我们从全息原理得到了不确定性关系,它表明了广义协方差、熵界和量子力学之间的深刻联系。
2005-02-07 astro-ph gr-qc hep-th
New Hamiltonians for loop quantum cosmology with arbitrary spin representations
在圈量子宇宙学中,人们必须选择SU(2)不可约表示来计算完整性和正则化连接的曲率。在文献中所做的系统选择是在基本表示中工作,并且对与更高自旋标签相关的物理知之甚少。我们相信,对这种模糊性的理解是将圈量子宇宙学与完整的量子引力理论(如圈量子引力、其自旋泡沫公式或宇宙学群场论)联系起来的基础。我们在这个方向上迈出了一步,在这里提供了一个新的封闭公式的平坦FLRW模型正则化表示的任意自旋的哈密顿量。此外,该表达式在基本变量中是多项式的,这些基本变量对应于量子理论中定义良好的算子,考虑了所谓的逆体积校正,并且以统一的方式处理曲率的两种不同的正则化方案。在研究了单自旋和多自旋哈密顿量对应的有效经典动力学之后,我们研究了临界密度随表示数增加的行为,以及量子理论中差分方程的稳定性。
2016-12-22 gr-qc
Loop quantum cosmology of k=1 FRW: A tale of two bounces
我们考虑k=1的Friedman-Robertson-Walker(FRW)模型在圈量子宇宙学,特别注意在量子化过程中的歧义的存在。在空间非平坦的各向异性模型中,如Bianchi II和IX,通过闭合完整性定义曲率的标准方法是不允许的。相反,人们必须通过开放完整性来近似连接来实现量子约束。在平坦k=0的FRW和Bianchi I模型的情况下,这两种量子化方法是一致的,但在封闭的$k$ =1的FRW模型的情况下,它们可能产生不同的量子理论。在这篇手稿中,我们探讨这两个量子化和不同的有效描述,他们提供的弹跳循环宇宙。特别是,正如我们详细说明的那样,最显著的区别是,在新量子化方法定义的理论中,循环宇宙交替通过的不是一个而是两个不同的反弹。我们表明,对于一个“大”的宇宙,这两个反弹是非常相似的,因此,实际上是无法区分的,接近的动力学的完整性为基础的量子理论。
2011-05-18 gr-qc
General covariant transition amplitudes in quantum cosmology
宇宙学的路径积分方法包括计算宇宙量子几何状态之间的跃迁振幅。在过去,这些跃迁振幅的具体计算是在微扰状态下进行的,打破了理论的全部一般协方差。在这里,我介绍如何可能定义一个一般的协变路径积分的量子宇宙学,依赖于最新的结果的正则和协变公式的圈量子引力。我提出了两个已经实施的战略。第一部分从完整的Spinfoam理论出发,即圈量子引力的路径积分框架,定义了一个宇宙学系统。这不是从连续量子化的对称约化变量中获得的,而是直接考虑作为完整理论特征的近似。用这种方法得到的Spinfoam宇宙学包含了超出标准微扰理论的量子涨落。第二种策略利用圈量子宇宙学的哈密顿约束,即在通常的路径积分的形式表达式中取幂。其结果是一个一般的协变路径积分,再现了完整的自旋泡沫理论中的振幅的形式。因此,这个过程连接了规范和协变的形式主义。
2011-10-13 gr-qc
A manifestly covariant theory of multifield stochastic inflation in phase space: solving the discretisation ambiguity in stochastic inflation
随机暴胀理论是一种通过朗之万方程描述超哈勃、粗粒度、标量场驱动暴胀的有效理论。我们以前强调的困难,推导出一个理论的随机通货膨胀,是不变的字段下重新定义,并与模糊的离散计划定义随机微分方程的链接。在本文中,我们解决了这些“通货膨胀的随机异常”的问题,通过使用满足一般协方差的Stratonovich离散化,并确定波动场的量子性质需要存在一个优选的框架定义独立的随机噪声。此外,我们推导出物理上等价的Itô-Langevin方程,这些方程显然是协变的,非常适合于数值计算。这些方程是在弯曲场空间的多场暴胀的一般背景下制定的,考虑到与引力的耦合以及哈密顿语言中的全相空间,但这种分辨率在更简单的单场设置中也是相关的。我们还开发了这些方程的路径积分推导,解决了在经典运动方程的水平上提出的启发式方法的概念问题,并允许在原则上计算校正的随机形式主义。使用Schwinger-Keldysh形式主义,我们整合出小尺度的波动,推导出的影响作用,描述它们对粗粒场的影响,并显示如何得到粗粒有效的哈密顿作用可以解释为推导出朗之万方程与明显的真实噪声。虽然相应的动力学不是严格的马尔可夫,但我们展示了当马尔可夫近似相关时场和动量的概率密度函数的协变相空间福克-普朗克方程。
2021-05-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Scale-dependent cosmology from effective quantum gravity in the invariant framework
本文在有效量子引力不变框架下研究引力与宇宙学常数运行,通过引入次主导尺度闭合方程组,获得了改变Hubble参数比的尺度相关一致宇宙学解。
2024-04-17 gr-qc
The problem of time in quantum cosmology
本论文分析了量子宇宙学中的时间问题,并将其应用于宇宙学的小超空间模型。第一部分介绍了时间问题及其理论基础。在第二部分中,我们专注于一个特定的minisuperspace宇宙,经典地分析它,并使用正则量子化方法将其量子化。所选择的模型是一个平坦的FLRW宇宙与自由无质量标量场和一个完美的流体。我们提取了Wheeler-DeWitt方程,并计算了它的解。有三个动力学变量可以用作时钟参数,即与理想流体质量共轭的坐标$t$、无质量标量场$φ$和比例因子的正幂$v$。我们定义了三种量子理论,每一种理论都假设前面的一个动力学量是时钟。这种量化方法,然后比较与狄拉克量子化。我们发现,在每个量子化过程中,协方差被打破,导致不等价的量子理论。第三部分分析了各理论的特点。每个理论的统一性是通过在允许态上增加一个边界条件来实现的。要求么正性打破了量子理论中的一般协变性。在第四部分中,我们研究了三种理论中波函数的数值性质,特别注意奇异性解决和其他与经典理论的分歧。$t$-时钟理论能够解决奇异性,$φ$-时钟理论提出了一些非平凡的动力学,可以与空间无穷大的分辨率,和$v$-时钟理论没有表现出显着偏离经典理论。在最后一部分,我们扩展了我们的分析,以包括另一种量化方法:路径积分量化,最后,我们得出结论。
2022-11-16 gr-qc
Quantum Cosmology as a Hydrogen atom: Discrete $Λ$ and cyclic Universes from Wheeler-DeWitt quantization
Indian Institute of Technology Bombay(印度理工学院孟买分校)
该研究通过量子宇宙学与氢原子的类比,揭示了负宇宙学常数下宇宙的离散谱和循环结构,解决了大爆炸和大坍缩奇点问题。
2026-01-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
General approach to the Lagrangian ambiguity in $f(R, T)$ gravity
$f(R,T)$引力理论的引力作用量任意依赖于里奇标量$R$和应力-能量张量的迹$T$ ;它的场方程也依赖于物质拉格朗日量$\mathcal{L}_{m}$。在修正的引力理论中,场方程依赖于拉格朗日,拉格朗日定义没有唯一性,引力场和物质场的动力学可以根据所执行的选择而不同。在这项工作中,我们消除了$\mathcal{L}_{m}$依赖$f(R,T)$重力场方程的推广Moraes [Eur. J. C 79(8),674(2019)]。我们还提出了一个一般的方法,我们认为,跟踪的能量动量张量必须被认为是一个“未知”变量的场方程。迹线只能依赖于基本常数和来自标准模型的少量输入。我们的建议解决了两个局限性:第一,能量动量张量的$f(R,T)$引力是不是完美的流体之一,第二,拉格朗日是不是很好地定义。作为对我们方法的测试,我们将其应用于宇宙学中物质时代的研究,该理论可以成功地描述减速宇宙到加速宇宙之间的过渡,而不需要暗能量。
2021-02-09 gr-qc
From Fractional Quantum Mechanics to Quantum Cosmology: An Overture
分数阶微积分已经有几个世纪的历史了,但它的发展却不那么受欢迎,直到上个世纪才开始应用于物理学。关于量子物理学,只是在过去的十年左右,相应的文献才产生了一系列挑战性的论文。在这样的背景下,这份手稿构成了一个诚挚的邀请,其目的只是通过启发性的、朴实无华的介绍,提出分数量子力学在宇宙学背景下的扩展。更具体地说,我们首先概述了分数微积分的历史摘要。然后,根据这一动机,分数量子力学的(非常)简短的评价,但其中的细节(即那些数学性质)留给文献细读。随后,介绍了分数阶微积分在量子宇宙学中的应用,认为它是值得考虑的:如果分数阶微积分的进展作为一个论点,确实有用的结果也将得出(引用莱布尼茨)。特别是,我们讨论了不同的困难,可能会影响的操作框架,即minisuperspace协方差和分数阶导数的问题,例如。通过一个非常简单的模型提供了一个调查的例子。具体地说,我们限制自己推测,最小的分数微积分元素,我们可能有一个特殊的工具来检查标准宇宙学的平坦性问题。总之,分数量子宇宙学的主题是在此提出的,只是实现了一个开放的程序构成的几个挑战。
2020-03-02 gr-qc hep-th quant-ph
Group theoretical Quantization of Isotropic Loop Cosmology
采用改进的圈量子宇宙学动力学方法,实现了耦合到无质量标量场的平坦Friedmann-Robertson-Walker模型的群论量子化。我们首先用标量场作为内时对系统进行非线性化,确定了一组完整的相空间观测量,其Poisson代数与su(1,1)李代数同构。它是由可观测体积和哈密顿量产生的。这些观测值忠实地描述了环量子化的正则化相空间:它们解释了共轭变量与体积的聚合以及运动学非零最小体积的存在。由于哈密顿量是su(1,1)李代数中的一个元素,因此动力学现在被实现为SU(1,1)变换。在量子水平上,系统被量子化为SU(1,1)群的类时不可约表示。这些表示被标记为半整数自旋,这给出了最小体积。它们提供了没有量子化异常的超选择扇区,并且在表示哈密顿量时不会出现因子排序模糊。然后,我们显式构造SU(1,1)相干态来研究量子演化。它们不仅提供了半经典态,而且提供了真正的动力学相干态。它们的使用进一步澄清了解决大爆炸奇点的反弹的性质。
2012-04-12 gr-qc
Gauge-Invariant Perturbations in Hybrid Quantum Cosmology
我们考虑均匀和各向同性时空周围的宇宙学扰动最低限度地耦合到一个标量场,并提出了一个配方,旨在保持协方差。我们截断的行动,在二次微扰秩序和特殊化我们的分析,以扁平紧凑的空间部分和场势的质量项,虽然形式主义可以扩展到其他拓扑结构和潜力。微扰描述的Mukhanov-Sasaki规范不变量,线性微扰约束,变量正则共轭。这一套是完整的,为整个系统,包括齐次自由度的规范之一。我们找到了模型的全局哈密顿约束,其中均匀扇区的贡献在扰动中用二次项校正,这可以被确定为我们的公式中的Mukhanov-Sasaki哈密顿。然后,我们采用一种混合的方法来计算模型,结合量子表示的均匀部门与一个更标准的字段量化的扰动。由于没有采用规范固定,这种方法保证了协方差。接下来,我们采用玻恩-奥本海默模型来描述物理状态,并展示了如何获得一个类似薛定谔方程的微扰量子演化。这种演变是由Mukhanov-Sasaki哈密顿,依赖于均匀的几何评价在量子期望值,并与时间参数定义也在适当的期望值的几何。最后,我们推导出有效的方程的动力学的Mukhanov-Sasaki规范不变量,其中包括量子贡献,但具有相同的紫外线限制的经典方程。他们提供了主方程,以提取有关原始标量扰动的功率谱的预测。
2015-11-27 gr-qc
Dirac fields in flat FLRW cosmology: Uniqueness of the Fock quantization
我们解决的无限的模糊性,影响建设的狄拉克场在宇宙时空中的扁平紧凑部分传播的Fock量子化的问题。特别是,我们讨论了一个物理标准,限制到一个独特的可能性(直到酉等价)的无限集可用真空。我们证明,这种所需的唯一性是保证,任何可能的选择自旋结构的空间部分,如果我们施加两个条件。第一个是经典系统的对称性必须用量子力学实现,这样真空在对称性变换下是不变的。第二个也是更重要的条件是,所构建的理论必须具有一个量子动力学,该量子动力学可以在Fock空间中实现为(非平凡的)幺正算子。实际上,量子动力学的这种幺正性使我们能够明确地识别狄拉克场的某些非常特定的贡献。在这样做的时候,我们基本上描述了由狄拉克方程控制的动力学的一部分,它是酉可实现的。一旦粒子和反粒子概念的物理动机约定固定下来,福克真空的唯一性就得到了实现。
2016-09-26 gr-qc
Probability of Inflation in Loop Quantum Cosmology
早期宇宙的暴胀模型提供了形成大尺度结构的自然机制。这一成功将自然性的问题带到了最前沿:一个足够长的慢滚暴胀是否一般地发生,或者它是否需要对初始参数进行仔细的微调?近年来,在这个问题上有相当大的争议。特别是,对于二次势,考夫曼、林德和穆哈诺夫认为至少有65个e折叠的暴胀概率接近1,而吉本斯和图罗克则认为这个概率被~ $\10^{-85}$的因子抑制。我们首先澄清,这种截然不同的预测可能会出现,因为所需的测量空间的解决方案是内在的模糊性在广义相对论。然后,我们表明,这种模糊性可以很自然地解决在圈量子宇宙学(LQC),因为大爆炸是由一个大的反弹和反弹面可以用来引入必要的结构,指定一个满意的措施。本文的第二个目标是提出一个详细的分析,使用分析和数值方法的LQC的暴胀动力学。通过将这些信息与空间的解决方案的措施相结合,我们解决了一个尖锐的问题比那些在文献中研究:什么是一个足够长的慢卷通货膨胀的概率是兼容的七年WMAP数据?我们证明概率非常接近1。这些材料是如此的有组织,以至于那些对LQC中的暴胀动力学比与测度相关的微妙之处更感兴趣的宇宙学家可以跳过这些材料而不会失去连续性。
2011-03-12 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Thiemann Complexifier and the CVH algebra for Classical and Quantum FLRW Cosmology
在圈量子引力(LQG)的背景下,我们研究了均匀各向同性FRW宇宙学中Thiemann络合剂的命运。复化子是作用于重力正则相空间的伸缩算子,并产生移动Barbero-Immirzi参数的正则变换。我们重点研究了由复化子、三维体积和Hamilton约束组成的闭代数,称之为CVH代数。在标准宇宙学中,对于耦合到标量场的引力,CVH代数被标识为su(1,1)李代数,其中哈密顿量作为零生成元,复化子作为提升,su(1,1)卡西米尔由物质密度给出。圈引力宇宙学方法引入了正则化长度尺度$λ$,并根据SU(2)完整性正则化引力哈密顿量。我们表明,这种正则化是兼容的CVH代数,如果我们适当地正则化的复化和逆体积因子。正则化复化算子生成一个广义的Barbero正则变换,当$λ\rightarrow 0$。这种结构允许的哈密顿约束和络合剂的行动的精确集成。这直接延伸到量子水平:宇宙学演化是用SU(1,1)相干态描述的,正则化的复化子产生幺正变换。Barbero-Immirzi参数与正则化尺度$λ$不同,它可以重新统一尺度,Immirzi模糊性最终从理论的物理预测中消失。最后,我们证明了当用标量场作为时钟去参数化动力学时,复化子成为有效的哈密顿量,从而强调了宇宙演化与标度之间的深层关系
2017-08-26 gr-qc
Generalized analysis of a dust collapse in effective loop quantum gravity: fate of shocks and covariance
本文提出构建编码LQG修正且满足协变性等性质的1+1有效球对称模型的系统程序,并通过多类尘埃坍缩模型表明量子反弹可消解奇点且不存在激波解。
2023-08-21 astro-ph.CO gr-qc
Observer in quantum cosmology
本文基于最小作用量量子原理,利用时空观测区域内的附加条件修正宇宙量子演化,通过能量-动量守恒引发退相干,确立了宇宙最终状态与观测者状态的对应关系,进而提出量子宇宙学极值原理。
2025-09-16 gr-qc hep-ex