Breakdown of the equivalence between gravitational mass and energy due to quantum effects
本文回顾了我们最近关于广义相对论半经典变式中，在物质量子化而引力场非量子化的情况下，主动和被动引力质量和能量不等价的理论结果。为此，我们考虑具有内部自由度的最简单量子体--氢原子。我们把注意力集中在下列与电子质量有关的物理效应上。第一个问题是微观层次上被动引力质量与能量的不等价性。实际上，对引力质量的量子测量可以给出与预期不同的结果，即$m \neq m_e + \frac{E_1}{c^2}$，其中电子最初处于基态; $m_e$是裸电子质量。第二个效应是定态量子态的主动引力质量和被动引力质量的期望值与能量的期望值相等。最引人注目的效应是静态量子态相干叠加系综在宏观水平上的被动和主动引力质量和能量的不等价性。我们证明，对于这样的叠加，被动和主动引力质量的期望值是不相关的著名的爱因斯坦方程，$m \neq \frac{E}{c^2}$的期望值的能量。在本文中，我们还对原开创性作品的几个不足之处进行了改进。
2019-10-08 gr-qc
Cosmological Equivalence of Scalar-Tensor-Vector Modified Gravity and Cold Dark Matter
Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；University of Waterloo（滑铁卢大学）
STVG-MOG在各向同性观测中与ΛCDM等价，但通过大尺度各向异性观测可区分其与粒子暗物质
2026-10-26 astro-ph.CO gr-qc
Black holes, fast scrambling and the breakdown of the equivalence principle
本文证明若黑洞是快速置乱者，则从置乱时间起局域观测者就会遭遇防火墙，从而表明宇宙中所有天体物理黑洞对局域物理过程均已形成完整防火墙，挑战等效原理。
2025-05-06 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Reply to Comment on "Does the Equivalence between Gravitational Mass and Energy Survive for a Composite Quantum Body?"
最近我们证明了由于某些量子效应，复合体的主动和被动引力质量都不等于它的能量。我们还提出了一个理想化的和更现实的实验来检测被动引力质量的上述不等价性。建议的理想化效果如下。宇宙飞船在地球的引力场中以恒定的速度移动氢原子宏观系综中的质子。由于场对空间的非均匀压缩，每个氢原子中的电子基态波函数都经历了与时间相关的扰动。这种微扰导致出现电子在较高能级被激发并发射光子的有限概率。实验任务是从原子系综中探测这样的光子。正如我们首先提到的，这种实验的更现实的变体可以在固体晶体和原子核中实现。在他最近对我们的论文的评论中，Crowell认为我们提出的效应与现有的实验，特别是天文数据相矛盾。我们在这里表明，这一结论是不正确的，并根据所谓的“自由降落“的实验，我们的效果不需要观察。
2017-03-01 gr-qc
Does the Equivalence between Gravitational Mass and Energy Survive for a Composite Quantum Body?
我们定义了最简单的复合量子体--氢原子的被动和主动引力质量算符。虽然它们不与其能量算符对易，但被动和主动引力质量和能量的期望值之间的等价性被证明对于定态量子态仍然存在。在计算被动引力质量算符时，我们不仅考虑了动能和库仑势能，而且考虑了对氢原子中电子运动的相对论修正。在宏观水平上，被动和主动引力质量和能量之间的不相等性被证明为静止量子态叠加的引力质量期望值的依赖于时间的振荡。在微观水平上打破被动引力质量和能量之间的等效性，揭示了它本身是不寻常的电磁辐射，由氢原子的宏观系综发射，由小型航天器在地球的引力场中以恒定速度运动。我们建议在地球轨道上进行相应的实验来检测这种辐射，这将是第一个直接观察到广义相对论中量子效应的实验。
2014-04-14 gr-qc
Inequivalence Between Passive Gravitational Mass and Energy for a Quantum Body: Theory and Suggested Experiment
最近，我们提出了弱引力场中氢原子中电子运动的半定量哈密顿量，它考虑了电子在原子中运动的量子效应。我们已经证明，这个哈密顿量预言了被动电子引力质量和它的能量之间的等价性的破裂。此外，正如我们已经表明的，后一种现象可以通过实验观察到，只要原子在地球的引力场中由某些航天器以恒定速度移动，它们就会从原子系综中发出不寻常的辐射。本文从弯曲时空中的狄拉克方程出发，导出了上述哈密顿量。它表明，它完全符合半定量的哈密顿量，在我们以前的论文中使用。我们得到的哈密顿量的航天器的情况下，包含一个宏观的原子系综和在地球的引力场以恒定的速度移动。在此基础上，讨论了一些理想的和现实的地球轨道上的实验。如果这样的（现实的）实验得以完成，这将是在广义相对论中首次直接观测到量子效应。
2016-10-10 gr-qc
Group-theoretical structure of quantum measurements and equivalence principle
在非零引力场存在的情况下，分析了某些连续量子测量过程的横截群。这是考虑，作为一个例子，一个粒子的坐标被监测的情况下。利用所谓的限制路径积分形式，它将表明，测量过程中总是可以包含有关的引力场的信息。换句话说，在某些情况下，似乎由于存在一个衡量过程，等效原则可能会失效。本文还考虑了等效原理在量子水平上的失效与引力场总是作为退相干环境的事实之间的关系。量子光学中的量子拍频现象使我们可以考虑把等效原理在量子水平上的实验证实作为支持引力场量子化的间接证据的可能性，即，该场的量子特性避免了对等效原理的违反。
2000-09-01 gr-qc quant-ph
Entropic force approach in a noncommutative charged black hole and the equivalence principle
最近，Verlinde提出了一种新的热力学和引力之间的对偶模型，这导致了引力和广义相对论起源的一种涌现现象。本文利用坐标相干态表示涂抹结构的方法，研究了非对易带电黑洞存在时该模型的一些性质。我们导出了几个量，如温度、能量和熵力。我们的方法清楚地表明，熵力的最小基本单元的全息表面半径$r_0$停止。因此，我们可以得出结论，黑洞残余物是绝对惰性的，没有引力相互作用。因此，广义相对论的等效原理是违反的，因为现在有可能找到引力质量和惯性质量之间的差异。换句话说，在残余尺寸中的引力质量不发射任何引力场，因此它被体验为零，与惯性质量相反。这一现象为牛顿第二定律的熵图象在很短距离内的实验验证提供了一个很好的例子。
2012-07-03 gr-qc
Gravitational Coupling and the Cosmological Constant
我们处理一个动力学机制，其中一个大的宇宙学常数，建议由暴胀的情况下，由于宇宙的膨胀衰减。这种机制起源于真空密度的引力耦合。我们假定真空与引力是非线性耦合的，即出现引力部分的度规张量与出现物质部分的度规张量不相同，这是弱等效原理所提出的。相反，这两个度量张量被认为是共形相关的。我们表明，这提供了一个动力学机制，在宇宙膨胀过程中的工作。我们还考虑了这种引力模型的一些观测结果。
2018-03-09 gr-qc
Loss of locality in gravitational correlators with a large number of insertions
我们回顾了AdS/CFT对应的经验教训，这些经验教训表明，在量子引力中，局部性的出现取决于考虑少量插入的可观测量。关联函数的插入的数量与CFT的中心荷的幂成比例，对体理论中的非局部效应敏感，这是体高斯定律和微扰理论的崩溃的影响的组合。为了检验在平坦空间中是否会出现类似的效应，我们考虑了在外部粒子数n变得非常大的极限中，玻色弦和超弦中无质量粒子的散射。我们使用穿孔黎曼曲面的Weil-Petersson模空间的体积的估计来论证弦振幅在这个极限中阶乘地增长。我们验证了这种阶乘行为，通过广泛的数值分析弦振幅在大n。我们的数值计算依赖于观察，在大的n限制，弦散射振幅本地化的Gross-Mende鞍点，即使个别粒子的能量很小。这种阶乘增长意味着d维$n \sim (M_{pl}/E)^{d-2}$弦微扰理论的崩溃，其中E是典型的单个粒子能量。我们探讨了这种崩溃的黑洞信息悖论的影响。我们表明，这种故障所建议的局部性的损失，正是足以解决克隆和强次加性悖论。
2017-07-14 gr-qc hep-th
Chameleonic equivalence postulate and wave function collapse
最近提出了宇宙学常数问题的变色龙解决方案和量子水平上不同共形框架的不等价性[Phys.Rev.D82（2010）044006]。在这篇文章中，我们进一步讨论了该模型的理论基础，我们导致了变色龙等效假设（CEP）。只要一个理论满足我们的CEP（以及其他一些附加条件），物质场的质量就自然地存在密度依赖性。让我们总结一下本文的主要结果。1)CEP可以被认为是爱因斯坦等效原理的微观对应物，因此，得到了量子引力的变色龙描述：在我们的模型中，（量子）引力等价于共形反常。2)为了说明CEP的一个可能的应用，我们指出了变色龙场和量子机械波函数坍缩之间的联系。崩溃是由理论的变色龙性质引起的。我们讨论了施特恩-格拉赫实验和电子衍射实验的坍缩。更多的研究工作是必要的，以验证这些想法是否符合现象学的限制。
2014-04-03 gr-qc quant-ph
Classical and quantum inertia: A matter of principles
在经典物理学和量子世界中都有关于惯性问题的简单而一般的讨论。在简要回顾了经典的等效原理（弱（WEP），爱因斯坦（EEP），强（SEP）），我通过介绍几个等价声明在非相对论性量子力学和量子场真空态。本文提出了一种合理的优选量子场真空类型：那些真空涨落相对于加速经典轨道具有稳定谱的场真空
1999-07-15 gr-qc quant-ph
Inflation constraints for classes of f(R) models
在本文中，我们探讨了两个理论，即f（R）和标量张量引力理论之间的等价性。我们使用这种等价性来探索几个f（R）玩具模型，重点是早期宇宙的暴胀时期。研究是基于f（R）模型一阶导数定义的标量场。在考虑暴胀参数时，我们采用了慢滚近似。数值计算的暴胀参数与观测结果进行了比较。我们已经检查了一些f（R）模型产生的$n_{s}$的数值与观测建议值在相同的范围内。但是对于张量标量比$r$的情况，我们发现某些考虑的f（R）模型在不同的考虑空间参数下会产生与观测值一致的值。
2018-11-20 gr-qc
Can a Breakdown of Hawking Evaporation Open a New Mass Window for Primordial Black Holes as Dark Matter?
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center (WIPAC)（威斯康星冰立方粒子天体物理中心）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；University of North Florida（北佛罗里达大学）；Ludwig-Maximilians-Universität（路德维希-马克西米利安大学）；Max-Planck-Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）；University of Utah（犹他大学）；Université de Montpellier（蒙彼利埃大学）
研究探讨霍金蒸发崩溃是否能为质量在10^4 g至10^10 g之间的原始黑洞作为暗物质提供新窗口，指出若相变瞬间则成立，否则会限制轻质量黑洞作为暗物质的可能性。
2026-03-17 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Dark Energy and Projective Symmetry
Nurowski [arXiv：1003.1503]最近提出了宇宙学中对暗能量的观测与某些Friedman-Lemaitre-Robertson-Walker（FLRW）度量的投影等价之间的联系。具体地说，他指出，两个FLRW度量具有相同的非参数化测地线，它们的能量密度相差一个常数。由此他质疑暗能量的存在是否有意义。我们指出，在宇宙学中的物理观测量不是射影不变的，我们与投影对称发现Nurowski以前的一些工作在宇宙学中的投影等价。
2010-03-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Rationale for a Correlated Worldline Theory of Quantum Gravity
有人认为，引力应该导致量子力学在低能量下崩溃，可以在桌面上进行实验。然后表明，人们可以制定一个量子引力的理论，其中存在的引力相关之间的世界线或世界片的路径，为粒子或领域的利益。利用广义等效原理，可以给出一个唯一的形式，产生一个没有可调参数的理论。该理论的一个关键特征是由引力相关引起的量子轨道的“聚束”--这是{ \it而不是}退相干或“坍缩”机制。这种聚束导致大质量的叠加原理崩溃，在能量尺度上非常快速地过渡到经典行为，这取决于物体的物理结构。在本文中，理论的形式细节和应用保持在最低限度;但我们展示了如何计算物理量，并详细讨论了单个粒子的动力学。
2015-06-16 cond-mat.other gr-qc quant-ph
Inequivalence between gravitational mass and energy due to quantum effects at microscopic and macroscopic levels
我们回顾了最近的理论结果，证明了由于广义相对论中的量子效应，主动和被动引力质量和能量之间的等价性被打破。特别地，我们讨论了最简单的复合量子体-一个氢原子-并定义了它的引力质量算子。利用Gedanken实验，我们证明了著名的爱因斯坦方程$E =mc^2$在原子的被动引力质量下以小概率破裂。对于定态量子态，主动和被动引力质量的期望值满足上述方程是很重要的。然而，我们强调，对于氢原子中定态的量子叠加，其中能量的期望值是常数，质量的期望值随时间振荡，从而打破爱因斯坦方程。我们简要地讨论了观察上述含时振荡的实验可能性。在本文中，我们还对原开创性作品的几个不足之处进行了改进。
2017-10-31 gr-qc
Black Holes and Quantumness on Macroscopic Scales
最近有人提出，黑洞可以被描述为弱相互作用引力子在临界点的凝聚体，表现出强烈的量子效应。在本文中，我们研究了一个在一维空间中的吸引玻色子模型系统，该系统经历了量子相变。我们明确地表明，量子效应确实是重要的临界点，即使粒子的数量是宏观的。最重要的是，我们评估了不同动量模式之间的纠缠熵，并观察到它在临界点处变得最大。此外，我们明确地看到，领先的纠缠之间的长波长模式，因此是一个功能独立的紫外物理。如果适用于黑洞，我们的研究结果证实了半经典物理学甚至对大黑洞的破坏。这可以解决长期存在的谜团，如信息悖论和无毛定理。
2012-12-13 cond-mat.quant-gas gr-qc hep-th
