Black hole production, eternal inflation, and information in quasi-de Sitter space
当慢滚参数$ε_H$小于$H^2/M_{\rm Pl}^2$时,暴胀子穿越视界后的量子涨落大到足以实现永恒暴胀。虽然它们不会产生足够大的暴胀子密度涨落来产生准德西特空间中的黑洞,但当自由度随时间迅速增加时,它们也会产生相当大的辐射密度涨落,正如距离猜想所预测的那样。我们认为,在暴胀结束之前,辐射的密度涨落不足以产生黑洞的条件等价于没有永恒暴胀的条件。当视界发出的辐射不产生黑洞时,即使自由度随时间增加,对于大于$10^{-7} (H^2/ M_{\rm Pl}^2)$、时间尺度小于$10^4 (M_{\rm Pl}/H^2)$的$ε_H$,也不会出现信息佯谬。无论信息悖论是否存在,静态观察者都无法获得足够的信息量,这与互补性是一致的。
2022-11-07 gr-qc hep-ph hep-th
Holographic probabilities in eternal inflation
在永恒暴胀的整体描述中,真空的概率是出了名的模糊不清。局部的观点是全息术所偏爱的,并且自然地挑选出一个简单的概率度量。它对大的膨胀因子或寿命不敏感,因此解决了最近注意到的悖论。任何宇宙学测量都必须以观测者在给定真空中出现的概率作为补充。代替人择标准,我建议估计这一熵,可以在一个本地补丁。这允许无先验预测。
2007-02-21 astro-ph gr-qc hep-ph
Punctuated eternal inflation via AdS/CFT
这项工作是试图在反德西特/共形场论(AdS/CFT)对偶性的框架内模拟暴胀的情景,AdS/CFT对偶性是通过弦论对量子引力的潜在完整的非微扰描述。我们期待在周围的史瓦西反德西特黑洞时空中的气泡几何与德西特内部,并获得在渐进AdS的边界上的对偶CFT中的状态的表征,其中代码的扩展dS泡。这些可以反过来用来指定宇宙学的初始条件。我们的方案很自然地将德西特空间的熵解释为黑洞微观态的状态子空间(的对数)。一致性检查和一些宇宙学的影响进行了讨论,包括如何克服的关键问题或传统的永恒的通货膨胀的悖论。
2010-04-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A volume-weighted measure for eternal inflation
我提出了一个新的体积加权概率测量宇宙学的“多元宇宙”的情况下,涉及永恒的通货膨胀。“再热体积(RV)截止”计算在条件为有限的再热超曲面的一部分上可观测量的分布。RV测度是规范不变的,不受“膨胀悖论”的影响,并且与暴胀开始时的初始条件无关。在含有标量暴胀子的慢卷暴胀模型中,RV调节的概率分布可以通过求解非线性扩散方程得到。我讨论了可能的应用程序的新措施,以“景观”的情况下,气泡成核。作为示例,我在一个简单的玩具景观中计算RV度量的预测。
2008-07-10 astro-ph gr-qc hep-th
Predictions in eternal inflation
在宇宙暴胀的一般模型中,量子涨落强烈地影响时空度规,并产生无限多的区域,其中暴胀的结束(再加热)被延迟到任意晚的时间。由此产生的时空的几何形状在许多哈勃尺寸的尺度上是高度不均匀的。最近发展的弦论的“景观”图像呈现了一个类似的结构,无限多的德西特宇宙,平坦的,反德西特宇宙通过量子隧穿成核。由于地球上的观测者没有关于他们在不断膨胀的宇宙中的位置的信息,因此在这方面的主要问题是获得在随机位置观测到的量的统计预测。我描述了在这个统计框架内出现的问题,如需要一个体积截止和截止计划的依赖时间切片和初始条件。在回顾了过去二十年来为研究这些问题而开发的不同方法和数学技术之后,我讨论了现有的提取预测的建议,并给出了它们的应用实例。
2007-01-02 astro-ph gr-qc hep-th
Eternal inflation and its implications
我总结了强烈表明我们的宇宙是暴胀产物的论点。在新的和混沌模型的机制,导致永恒的通货膨胀进行了描述。虽然由永恒暴胀产生的口袋宇宙的无穷大是不可观测的,但有人认为,永恒暴胀有真正的后果,从理论模型中提取预测的方式。在定义概率在永恒膨胀时空的模糊性进行了审查,重点是从同步规范正则化技术的结果的duplexness悖论。虽然暴胀一般在未来是永恒的,但在过去却不是永恒的:可以在合理的假设下证明,暴胀区域在过去的方向上一定是不完整的,因此需要一些不同于暴胀的物理学来描述暴胀区域的过去边界。
2007-02-22 hep-th
Reheating-volume measure for random-walk inflation
最近提出的“再热体积”(RV)措施有望解决长期存在的问题,从宇宙学的“多元宇宙”的情况下提取概率预测涉及永恒的通货膨胀。我给出了一个详细的描述,新的措施和它的应用程序的一般模型的永恒的通货膨胀的随机游走类型。对于这些模型,我推导出RV调节的概率分布,适用于数值计算的一般公式。我证明了随机游走模型中RV截断的结果总是规范不变的,并且与暴胀开始时的初始条件无关。在一个玩具模型中,相等的时间截止导致“不确定性悖论”,RV截止产生无偏的结果,这是不同于以前提出的措施。
2008-08-20 astro-ph gr-qc hep-th
4-volume cutoff measure of the multiverse
在一个永远膨胀的多元宇宙中,除非我们指定概率测度,否则预测是毫无意义的。标度因子截断也许是避免灾难性问题(如引力悖论、失控问题和玻尔兹曼脑问题)的最简单和最成功的措施,但在宇宙学常数为负的收缩区域中,标度因子截断并没有很好的定义。在本文中,我们提出了一个新的措施,具有类似的比例因子截止,这是定义良好的无处不在的性质。该措施被定义为一个截断的4-体积由无穷小的同动邻域在一个类时测地线的同余。在这种测量中,宇宙学常数和曲率参数的概率分布与标度因子截止值的概率分布相似,并且与观测结果吻合得很好。
2019-12-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A Tail of Eternal Inflation
本文发现暴胀模型中的永恒暴胀相变取决于标量涨落的非高斯尾部,该尾部可能超出有效场论截断,需紫外完备化才能确定,且此失效对德西特熵反映微观态数量是必要的。
2021-12-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
New Scale Factor Measure
在一个不断膨胀的宇宙中,概率的计算需要一个调节器或“措施”。当一个类时测地线的全汇以一个固定的体积因子膨胀时,标度因子时间测度截断了宇宙。如果生成的全等性在收缩,这个定义就失效了-这是一个严重的限制,它把像我们这样的受引力约束的区域排除在考虑之外。在这里,我们提出了一个密切相关的监管机构,这是明确的在整个时空。“新比例因子截止”限制比例因子低于给定值的事件。由于比例因子在焦散和挤压时消失,因此此截断始终包括无限数量的断开连接的未来区域。我们表明,这不会导致分歧。由此产生的措施结合了旧的比例因子截止和光锥时间截止的理想功能,同时消除了各自的一些缺点。
2012-06-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Overcounting of interior excitations: A resolution to the bags of gold paradox in AdS
在这项工作中,我们调查如何单边和永恒的黑洞在AdS可以主机在其内部的大量的半经典激发,这似乎是没有反映在贝肯斯坦霍金熵。除了熵的悖论,我们认为,这种激发使用有效场论的治疗也违反了黑洞的预期光谱特性。我们认为,这些谜团之所以得以解决,是因为表面上正交的半经典体激发之间有很小的内积,因此,大量的半经典激发可以用描述黑洞内部的希尔伯特空间来构造.我们证明了在对偶CFT描述中不存在佯谬,并对导致佯谬的初始体态进行了评论。此外,我们证明了我们提出的解决方案的背景下,小$N$玩具矩阵模型,在那里我们模拟这些大量的激励建设。最后,我们讨论为什么这个决议是特殊的黑洞。
2020-11-29 gr-qc hep-th
Eternal Symmetree
在本文中,我们介绍了一个简单的离散随机模型的永恒的通货膨胀,股票的许多最重要的特点,连续理论,因为它是现在所理解的。该模型允许我们构建一个多元宇宙并严格分析其属性。虽然它简单易解,但它背后有着丰富的数学结构。尽管时空是离散的,但它表现出一种意想不到的作用在几何边界上的保形对称的非微扰模拟。对称性植根于树、p进数和超度量空间的数学性质,以及细致平衡的物理性质。我们提供了独立的基本解释的陌生的数学概念,这也出现在研究的p-adic字符串。这种对称性作用于大量非常低维的“多元宇宙场”,这些场与通常的微扰自由度无关。它们与多元宇宙中泡沫宇宙的后期统计分布有关。作用于多重宇宙场的共形对称性被终端衰变的存在打破--变成帽子或嘎吱嘎吱的声音--但方式特别简单。我们把这种对称性破缺解释为时间之箭的产生。该模型用于计算后期的统计相关性和讨论度量问题。我们表明,在模型中的自然截止是所谓的光锥时间截止的模拟。应用该模型的问题的宇宙学常数,我们发现协议与早期的工作。
2012-03-16 hep-th
A prescription for probabilities in eternal inflation
我们称之为“自然常数”的某些参数实际上可能是与某些动力学场的局部值有关的变量。在暴胀期间,这些变量被量子涨落随机化。当所讨论的变量(称之为$χ$)取连续范围内的值时,宇宙中所有热化区域在统计上都是等价的,并且已知用于计算$χ$的概率分布的规范不变过程。这就是所谓的"球面截止法“。为了找到$χ$的概率分布,只需考虑单个热化区域中的大球形贴片。在这里,我们推广这种方法的情况下,$χ$的范围是不连续的,有几种不同类型的热化区域。我们首先制定一套要求,任何这样的推广应该满足,然后介绍一个处方,满足所有的要求。最后,我们应用这个处方来计算开放暴胀情景中不同泡沫宇宙的相对概率。
2001-02-21 astro-ph gr-qc hep-th
The distribution of Omega_k from the scale-factor cutoff measure
我们的宇宙可能包含在一个不断膨胀的多元宇宙中的一个分散的泡沫中。一个有希望的措施来调节这样一个多元宇宙的发散时空体积是标度因子截止,其中一个特点是泡沫没有奖励有一个较长的持续时间的慢卷膨胀。因此,根据像我们这样的气泡中暴胀的e折叠数的景观分布,我们可能希望测量时空曲率。我们研究了最近提出的一个景观中的通货膨胀卡通模型,并发现我们宇宙中的曲率远高于宇宙方差预期值的合理机会(约10%)。人择选择并不强烈地选择像观测到的那样小的曲率(相对较大的值),这意味着曲率的观测界限可以用来排除通常给出太少通货膨胀的景观模型。
2009-12-18 astro-ph.CO hep-th
Measures for a Transdimensional Multiverse
从永恒暴胀和弦论中产生的多元宇宙/景观范式描述了一个由“口袋宇宙”组成的大规模多元宇宙,这些宇宙有各种各样的不同类型,包括不同的维度。为了在多元宇宙中做出预测,我们需要一个概率测度。在$(3+1)d$景观,比例因子截止措施已被证明有一些有吸引力的属性。在这里,我们考虑这种措施可能的推广到一个transdimensional多元宇宙。我们发现,一个简单的扩展的比例因子截止到transdimensional的情况下,给出了一个措施,强烈反对大量的慢卷通货膨胀和预测的密度参数$Ω$的低值,在冲突的观察。一个合适的推广,它保留了所有的良好性质的原始措施,是“体积因子”截止,它正则化的无限时空体积使用截止面的体积膨胀因子恒定。
2010-05-25 gr-qc hep-th
Boltzmann brains and the scale-factor cutoff measure of the multiverse
为了预测一个永远膨胀的“多重宇宙”,人们必须采用一种调节其发散时空体积的方法。最近,对这种时空测量的一个新的检验出现了:正常的观察者--他们在从热的大爆炸条件冷却下来的口袋宇宙中进化--在数量上一定不能被“玻尔兹曼脑”远远超过--“玻尔兹曼脑”是一种由于罕见的量子涨落而突然出现和消失的反常观察者。如果玻尔兹曼大脑占了上风,那么随机选择的观察者极有可能被一个空的世界所包围,在那里,除了真空能量之外,所有的能量都红移了,而不是我们观察到的丰富结构。使用尺度因子截断测量,我们计算玻尔兹曼大脑与正常观察者的比例。我们发现的比例是有限的,并给出一个表达式,它在玻尔兹曼脑成核率和真空衰减率。我们讨论的条件,这些利率必须遵守的比率是可以接受的,我们讨论的各种假设下的利率估计。
2010-08-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
On the Causality Paradox and the Karch-Randall Braneworld as an EFT
本文将 Karch-Randall 双重全息膜描述视为 EFT,说明超光速信号仅为截断尺度下的 UV 效应,并提出三种修正膜上因果区域的候选定义。
2023-08-20 hep-th
The Top 10^{500} Reasons Not to Believe in the Landscape
弦乐风景是一个幻想。我们实际上有一个合理的景观最低超对称$AdS_4$解决方案的超引力修改的指数超势。这些解中没有一个是世界片微扰理论所能达到的。如果它们作为量子引力的模型存在,它们就由共形场论定义,并且每一个都是独立的量子系统,它们之间没有跃迁。这种景观与CDL隧道或永恒的通货膨胀无关。对固定背景dS空间上QFT中CDL跃迁的正确理解表明,在低能有效场论的近似下,该系统的EI图像是不合理的。截止独立物理学,定义为欧几里得泛函积分的4-球只允许有限数量的瞬子。把这些想法合理地扩展到遵循全息原理的引力量子理论,解释了dS空间中CDL跃迁的所有实际事实,并导致了与永恒暴胀完全不同的图景。永恒暴胀理论(EI)必须过于依赖人择原理,才能与实验保持一致。考虑到弦景观的传统图像可以产生大量的有效低能场论,人们不得不得出这样的结论:人类学允许的最多的理论将与实验强烈地不一致。
2012-08-28 gr-qc hep-th
Non-Minimal M-flation
我们展示了如何在一个矩阵暴胀模型中,其中有一个非最小的矩阵膨胀和重力之间的耦合-因此被称为非$\MM$膨胀-的极小模型的一些缺点可以避免。特别地,D3膜的数量可以被大量减少到$\lesssim \mathcal{O}(100)$,这可以减轻背景几何上大量D3膜的“潜在”逆反应问题。这是通过几百阶的非最小耦合值来实现的,这比希格斯暴胀小得多。该模型在势的对称破缺部分的预测与最新的普朗克结果是一致的,势的对称破缺部分是一个局部吸引子,可以支持永恒的暴胀。与极小模型不同,旁观者场可以部分或完全地对宇宙进行再加热,这取决于破缺真空期望值和非极小耦合参数。我们还评论如何规范物种的存在下保持在普朗克尺度的爱因斯坦框架中的UV截止,相反,希格斯膨胀,场位移超过截止的问题不会发生。
2020-07-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Hawking Evaporation is Inconsistent with a Classical Event Horizon at $r=2M$
一个简单的经典考虑黑洞的形成和蒸发时间只集中在框架的观察者在无穷远表明,一个下落截止外的事件视界的黑洞必须施加为了形成时间的黑洞事件视界不超过其蒸发时间。我们探讨这个悖论定量和检查可能的截止尺度和普朗克尺度的关系。我们的分析提出了几种不同的可能性,其中没有一种可以经典地解决,所有这些都需要与甚至大黑洞和宏观事件视界相关的新物理学:(1)事件视界永远不会形成,例如由于坍缩期间的辐射(解决信息丢失问题),(2)量子效应可能会影响事件视界附近的时空,其方式改变了陷进以及黑洞蒸发本身。
2015-04-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Geometric origin of coincidences and hierarchies in the landscape
我们表明,几何截止永恒的通货膨胀强烈约束的真空统治,曲率统治和观察的时间尺度的预测。我们考虑三个措施的建议:因果补丁,脂肪测地线,和明显的地平线截止,这是在这里首次介绍。我们对景观真空既不强加人为的要求,也不加以限制。对于具有正宇宙学常数的真空,这三种测量都预言了双重巧合,即大多数观测者生活在真空支配的开始和曲率支配的开始之前。普朗克尺度和宇宙学常数之间的等级关系与景观中真空的数量有关。这些结果只需要对真空的分布做一些温和的假设(胖测地线测度需要更强的假设)。在这个普遍性的水平上,对于具有负宇宙学常数的真空,这三种测量都不成功。它们在这一制度中的适用性被排除,除非施加更强的人为要求。
2010-12-13 hep-th
Entanglement entropies of equilibrated pure states in quantum many-body systems and gravity
本文发展了一个不可积多体系统纯态晚期Renyi熵的普适近似,该系统宏观上类似于平衡态的密度矩阵。所得的表达式完全由相关的平衡密度矩阵的性质决定,因此与初始状态的细节无关,同时也与幺正时间演化明显一致。对于引力系统中的平衡纯态,如黑洞,这种近似给出了一种用欧几里德路径积分计算纠缠熵的方法,这种方法与么正性一致,因此可以用来解决霍金的信息丢失悖论.应用于蒸发黑洞和与浴耦合的永恒黑洞的最新模型,它提供了复制虫洞的推导,并阐明了它们的数学和物理起源。特别是,它表明,副本虫洞可以出现在一个系统中具有固定的哈密顿量,而不需要系综平均。
2020-08-12 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el gr-qc
Computational complexity of the landscape II - Cosmological considerations
我们提出了一种新的方法,基于计算复杂性的多重宇宙分析,这导致了一个新的家庭的“计算”措施的因素。通过将宇宙学定义为包含具有特定性质的真空的时空(例如小的宇宙学常数)加上时间演化如何产生真空的规则,我们可以将多元宇宙中的全球时间与模拟它的超级计算机上的时钟时间联系起来。我们认为,这台超级计算机模拟的早期宇宙动力学的“有限计算复杂性”原则,这转化为一个全球性的措施,用于调节永恒的通货膨胀。时间演化的规则可以被看作是一种搜索算法,其细节应该受到更强的“最小计算复杂性”原则的约束。“与以前研究的全球措施不同,我们避免了标准的平衡考虑和玻尔兹曼大脑和愚蠢悖论的著名问题。我们还给出了宇宙学的计算复杂性的各种定义,并认为只有少数几个自然的复杂性类。(v2:提交出版的版本:澄清了第5.3节;添加了参考文献)(v3:添加了对勉强适宜的真空的讨论。版本出现在物理学年鉴)
2018-03-16 gr-qc hep-th
On Loops in Inflation
我们研究了暴胀扰动的关联函数的环修正。先前的计算已经发现,两点函数可以具有log(k/mu)形式的对数运行,其中k是微扰的波数,并且mu是重整化尺度。我们强调,这一结果将对永恒通货膨胀和标准通货膨胀的可预测性产生深远的影响。我们发现一个不同的结果。我们考虑两套理论:一个是暴胀子有一个大的立方自相互作用,另一个是暴胀子与N个无质量旁观者标量场引力相互作用。我们发现,有一个对数运行,但log(H/mu)的形式,其中H是哈勃常数在通货膨胀。我们发现这一结果在三个独立的方式:通过执行计算的频率-动量空间中的一个尖锐的截止,在维正则化和通过简单的程序,使循环积分无量纲。对于我们最简单的理论,我们明确地重新规范化的关联函数证明,发散可以被重新吸收,超视界模式的关联函数不依赖于时间(一旦蝌蚪条款已被适当考虑)。我们证明了时间无关的超视界关联函数在几个额外的方式:通过做计算的关联函数在有限的时间使用的正则化和发展的形式主义,直接表示在每个时间的重正化量的环路校正。我们发现这最后一种形式主义特别有助于发展直觉,然后我们用它来推广我们的结果,以更高的循环和不同的相互作用。
2009-12-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Multi-Vacuum Initial Conditions and the Arrow of Time
根据理论中亚稳态真空的类型和排列,如果因果补丁或相关措施被用来调节发散,那么具有任意大熵的德西特真空中的初始条件可以与观察到的时间箭头相容。然而,一个重要的条件是,初始真空不能从罕见的波动中产生观察者(玻尔兹曼大脑)。在这里,我们考虑更一般的初始条件,多个真空有非零的初始概率。我们研究是否一个箭头的时间的预测被破坏的真空,可以产生玻尔兹曼大脑的一个小的初始混合物。我们确定一般的标准,并将其应用到两个非平凡的例子,这样的初始概率分布。哈特尔-霍金态是由具有最小正宇宙学常数的真空超指数支配的,所以人们可能会认为其他初始真空可以忽略不计;但事实上,它们的包含大大缩小了预测时间箭头的理论参数范围。永恒暴胀的全局速率方程的主特征向量由最长寿命的亚稳真空支配。如果在单初始真空近似中出现时间箭头,那么我们发现这个结论在其他初始真空的混合中仍然存在。通过全局-局部测度对偶性,这个结果相当于成功地检验了某些全局截止点的一致性,包括光锥时间和标度因子时间。
2013-12-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
What does inflation really predict?
如果暴胀子势具有多个最小值,如可以预期的,例如,弦论“景观”,暴胀预言了描述空间曲率(Omega_tot),暗能量(rho_Lambda,w等),原始密度波动(Omega_tot,暗能量(rho_Lambda,w等)。我们计算这种多元概率分布的各种类的单场慢滚模型,探索其依赖于特征的暴胀的能量尺度,潜在的V和形状和选择的措施的计算。我们发现,除非V变化的特征标度Δ φ恰好接近普朗克标度,否则V在观测上唯一重要的方面是其峰和谷的统计分布。对于所有的能量尺度和合理的措施考虑,我们得到的预测Omega_tot ~ 1+-0.00001,w=-1和rho_Lambda在观察到的棒球场,但不舒服的高。高能极限预言n_s ~ 0.96,dn_s/dlnk ~-0.0006,r ~ 0.15,n_t ~-0.02,与观测数据一致,与永恒的φ ^2暴胀没有区别。低能极限预测了5个参数,但更倾向于更大的Q和更红的n_s。我们讨论了冷却问题,光滑性问题和坑洼悖论,严重限制了可行的模型和措施类。我们的发现预示着未来的CMB极化实验将探测到暴胀引力波信号,可以说最有动机的单场模型有利于探测水平r ~ 0.03。(节录)
2005-03-11 astro-ph gr-qc hep-th