观点:用圈量子引力追踪黑洞演化
Viewpoint: Black Hole Evolution Traced Out with Loop Quantum Gravity
摘要:
圈量子引力预言黑洞会演化成白洞。
英文摘要:
Loop Quantum gravity predicts that black holes evolve into white holes.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。
Viewpoint: Black Hole Evolution Traced Out with Loop Quantum Gravity
Carlo Rovelli
圈量子引力预言黑洞会演化成白洞。
Loop Quantum gravity predicts that black holes evolve into white holes.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。
继续探索
All theories of gravity with second-order traced field equations
本文对微分同胚不变且具有二阶迹场方程的引力理论分类,证明了相关代数构造理论的猜想,并分类了多项式准拓扑引力。
Brans-Dicke Gravity from Entropic Viewpoint
我们从熵的观点解释了Brans-Dicke引力。我们首先将Verlinde的熵形式应用到Einstein框架中,然后进行将Einstein框架连接到Jordan框架的保角变换。变换后的结果得到了Brans-Dicke理论在Jordan标架下的运动方程。
Surface gravity and Hawking temperature from entropic force viewpoint
我们考虑了史瓦西和Reissner-Nordström黑洞的自由下落全息屏,并计算了Verlinde的熵力。当屏幕穿过事件视界时,屏幕的温度与霍金温度一致,熵力引起两个黑洞的表面引力。
One-loop quantum gravity from a worldline viewpoint
我们发展了D=4时量子引力的世界线方法。利用背景场方法研究了具有宇宙学常数的协变规范固定的Einstein-Hilbert作用量,得到了微分算子的世界线表示,并通过其二次近似确定了该微分算子的世界线表示.我们通过计算正确的单圈发散来测试它。另一种世界线方法,例如使用O(4)自旋粒子,已知它可以正确描述无质量自旋2粒子在D=4中的传播,发现与任意背景度规的耦合存在障碍,显然阻止了在量子引力的微扰描述中更广泛的使用。我们希望我们的模型可以简化单圈振幅的计算相对于标准的量子场论方法。
Tsallis and Kaniadakis statistics from the viewpoint of entropic gravity formalism
它已被证明在文献中,有效的引力常量,这是来自Verlinde的形式主义,可以用来介绍Tsallis和Kaniadakis统计。这种方法提供了一个简单的替代通常使用的程序在这些非高斯统计。我们已将我们的形式应用于Jeans质量稳定性判据和自引力系统的自由降落时间坍缩中,得到了新的结果。我们的形式主义和牛顿万有引力定律在亚毫米范围内的偏差之间的一个可能的连接。
Modified gravity one-loop partition function
在AdS $_4$背景下,得到了$f(R,R_{μν}R^{μν})$引力理论的单圈配分函数.通过对规范条件的适当选择和鬼行列式的计算,我们得到了该理论的单圈配分函数。计算了AdS $_4$空间热商上的追踪热核,得到了该理论的热配分函数.然后,我们考虑了在某些特殊情况下对量子力学量的量子修正。
Gravity from Lorentz Symmetry Violation
在广义相对论中,引力子的无质量可以追溯到对称性。这里我们考虑另一种可能性,即无质量是由于洛伦兹对称性的自发破坏而产生的。
Scalar-tensor theories of gravity from a thermodynamic viewpoint
本文推导标量-张量引力的 Noether 荷,将其与边界热含量及体-表面自由度均分联系起来,并揭示动力学等价表述可能具有不同热力学诠释。
Teleparallel gravity from the principal bundle viewpoint
本文探讨TEGR能否作为主丛连接的规范理论,通过确定绝对元素和规范对称性,提出非动力学平行连接是否应作为绝对元素,从而确定TEGR的规范群。
Kolmogorov Algorithmic Complexity and its Probability Interpretation in Quantum Gravity
量子引力在应用概率概念时有很大的困难。本文从算法的角度对这一问题进行了分析。根据A.N. Kolmogorov,概率概念可以与给定对象的算法复杂性联系起来。本文提出了一种量子引力的解释,根据这种解释,事物的出现对应于其柯尔莫哥洛夫算法的复杂性。用这个观点考虑了补充坐标分裂的量子跃迁,Schwarzschild黑洞的算法复杂性估计,Feynman路径积分的重新定义,度规签名随之变化的欧几里德宇宙的量子诞生等问题.
Aspects of asymptotic safety for quantum gravity
我们用重整化群方法研究了量子引力的不动点问题,并给出了一个从流中去除收敛极限极点的方法。该设置内的$f(R)$近似重力通过求解精确的递归关系,以$R^{70}$在里奇标量,结合计算和数值积分。结果包括不动点,标度指数,差距的本征值谱,维数的UV临界表面,指纹弱耦合,和量子运动方程。我们的发现加强了“大部分量子引力”是相当弱耦合的观点。另一个新奇的是量子宇宙学的一对德西特解,它的出现可以追溯到极点的去除。我们还解决了文献中的结果略有差异,并给出了量子引力的基本自由参数的数量的界限。
High-order corrections to the holographic entropy bound from quantum field theory
本文从局域量子场论的观点出发,研究了全息熵束缚的高阶修正。结果,对数修正项自然地出现,并具有确定的系数$-{1/2}$,从而为考察圈量子引力和弦论等量子引力的候选者提供了另一个半经典平台.
Dynamical Aspects of Analogue Gravity: The Backreaction of Quantum Fluctuations in Dilute Bose-Einstein Condensates
我们讨论了量子涨落在稀玻色-爱因斯坦凝聚体中对经典背景运动所施加的反作用力。结果表明,在半经典量子引力中广泛采用的有效作用量方法不能给出完整的反作用力。有效行动法的失败可以追溯到基本变量的正确选择问题和相关的算子排序问题。
Neutron Stars in frames of $R^{2}$-gravity and Gravitational Waves
在Einsein坐标系下,考虑了简单$R+αR^2$引力和等效Brance-Dicke理论下的中子星模型。当$α$为负值时,从天体物理学的观点来看,我们没有可接受的结果:球形恒星的解与空间无限远的史瓦西解不一致。从遥远的观测者的观点来看,恒星的质量往往是很大的值。对于$α>0$,有可能获得具有所需渐近性和明确定义的恒星质量的解。被恒星表面限制的质量随着$α$的增大而减小,但恒星外部出现的引力球对质量有一定的贡献。由此产生的影响是增加的引力质量从远处观察者的观点。但在爱因斯坦坐标系中,当等价的Brance-Dicke理论中存在无质量的介子场时,则出现了另一种解释。由于恒星内部介子场的贡献,恒星的质量增加。我们还考虑了GW 170817数据对$R^{2}$重力的可能限制。根据Bauswein等人的结果,阈值质量的下限为$2.74^{+0.04}_{-0.01}$ $M_{\odot}$。这就可以排除一些稠密物质的状态方程。而在$R^2$引力中,对于给定的物态方程,阈值质量随$α$的增大而增大。原则上,它可以帮助在未来区分广义相对论和平方引力(当然,人们需要知道更准确的状态方程,而不是现在。
What is Quantum Theory of Gravity?
我们提出了一个线由线推导的规范量子力学源于可区分的观测与规范泊松结构的哈密顿动力学的统计几何的兼容性。这个观点可以自然地扩展,提供一个概念新颖的,非微扰的量子引力公式。这种新的方法可能的观测影响简要地提到。
Fermion mass gap in the loop representation of quantum gravity
在给定的量子引力框架下分析大质量费米子是确定普朗克尺度下费米子质量产生机制的一个重要步骤。本文在量子引力和费米子的圈表象中研究了Einstein-Majorana系统进入哈密顿约束的两个质量项。一个类似于裸质量间隙,因为对于具有零(费米子)动能的状态,它不是零,而另一个被解释为“修饰”质量。前者的贡献来自(至少)三重交叉的循环状态的作用,而后者追溯到每对重合的端点,费米子坐。因此,费米子质量项被编码在回路状态的组合学中。最后讨论了费米子质量与空间拓扑关系的可能性。
Black Hole Thermodynamics and Massive Gravity
本文研究了大质量引力中的广义热力学热力学定律。利用显式黑洞解,我们设计了黑洞合并过程,其中i)系统的总熵减小ii)零温度极值黑洞产生.因此,热力学第二和第三热力学定律都被违反了。在这两种情况下,违背都可以追溯到负质量黑洞的存在,而负质量黑洞又与零能量条件的违背有关。热力学第三定律的违反意味着,特别是,裸奇点可能会作为无奇点状态演化的结果而产生。这可能表明模型中存在问题,除非可以动态禁止从正质量态产生负质量黑洞,或者裸奇点可以在完整的量子理论中以某种方式得到解决。
A new cubic theory of gravity in five dimensions: Black hole, Birkhoff's theorem and C-function
我们提出了一个新的五维立方引力理论,它具有二阶追踪场方程,类似于三维BHT新质量引力。此外,对于静态球对称时空,所有的场方程都是二阶的,并且该理论允许一个新的渐近局部平坦的黑洞。此外,我们证明了这个解决方案的唯一性,研究其数学性质,并显示存在的C-函数的理论以下的论点Anber和Kastor(arXiv:0802.1290 [hep-th])在纯洛夫洛克理论。最后,我们包括Einstein-Gauss-Bonnet和宇宙学的条款,我们发现新的渐近AdS黑洞的理论的三个最大对称的解决方案相吻合的点。这些黑洞也可能具有柯西视界。
Perspectives on Quantum Gravity Phenomenology
认为量子引力的表现与违反洛伦兹不变性相关联的想法是非常强的限制,并面临着严重的理论挑战。其他相关的观点似乎也陷入了解释的泥潭。这使我们考虑这种现象学研究的替代思路。我们讨论了基本的观点,并简要地提到他们可能与其他当前的理论思想的联系。
Entanglement Entropy from a Holographic Viewpoint
纠缠熵在历史上已经被许多作者研究,以获得引力熵的量子力学解释。AdS/CFT对应的发现引出了全息纠缠熵的想法,这是引力中这一重要问题的明确解决方案。本文简要介绍了全息纠缠熵的研究进展。我们集中在它的引力方面,以便那些熟悉广义相对论和量子场论基础的人能够理解。
On the fate of the Hoop Conjecture in quantum gravity
我们考虑了三维量子空间中的一个封闭区域$R$,它是由$SU(2)$自旋网络模型化的。使用浓度的测量现象,我们证明了,每当边界$\partial R$和散装边缘的图之间的比率超过一个有限的阈值,边界的状态总是热的,与它的面积成正比的熵。边界热态的出现可以追溯到边界自由度和体自由度之间的大量纠缠。利用圈量子引力提供的对偶几何解释,我们把这种现象看作是Thorne的“Hoop猜想”的前几何模拟,而“Hoop猜想”是广义相对论视界形成的核心.
Superspace worldline formalism approach to Quantum Gravity: dimensional reduction and Holography
本文通过超空间世界线形式化方法,展示量子引力的哈密顿形式化,并探讨其与三维引力、二维共形场论及宇宙学常数的关系。
Braneworld physics from the analog-gravity perspective: finiteness effects
我们从凝聚态/量子光学的角度研究Randall-Sundrum膜模型。模拟重力的想法,我们得到有效的度量流体和玻色-爱因斯坦凝聚系统模仿那些在膜框架。我们发现,翘曲因子的影响,在散装几何转化为有限的模拟系统。作为这种鉴别的一个例子,我们对弯曲时空中厚膜分裂的临界温度的特殊行为给出了一种新的解释。
Hawking radiation and black hole spectroscopy in Horava-Lifshitz gravity
本文用改进的\cite{Banerjee:2008sn}中的隧穿方法讨论了Horava-Lifshitz引力场中黑洞的霍金辐射。利用密度矩阵技术导出了与理想黑体辐射谱相同的辐射谱。这里得到的温度与黑洞的表面引力成正比,就像通常的爱因斯坦引力一样。利用黑洞热力学第一定律导出了熵。最后,得到熵/面积的谱。后一个结果也从准简正模的观点进行了讨论。这两种方法导致一个均匀的熵谱,虽然间距的值是不同的。另一方面,由于熵与黑洞的视界面积不成正比,面积谱也不是等距的,这一发现也适用于爱因斯坦-高斯-邦纳理论。
Towards a new approach to quantum gravity phenomenology
认为量子引力的表现与违反洛伦兹不变性相关联的想法是非常强的限制,并面临着严重的理论挑战。这使我们考虑另一种思路,这种现象学的搜索。我们讨论了潜在的观点,并简要地提到它与当前理论思想的可能联系。我们还概述了实验研究的影响似乎会带来的挑战。
AEther as an Inevitable Consequence of Quantum Gravity
量子引力不承认不变的真空态,这一事实对所有物理学都有深远的影响。它指出,空间不可能是空的,我们回到以太的概念。这样一个概念需要一个优选的参考系来描述宇宙膨胀和黑洞。在这里,我们打算找到一个参考系或一类指标,可以归因于"以太“。我们从三个基本观点讨论真空和量子引力:宇宙膨胀,黑洞存在和量子退相干。
Quantum Gravity Through Non-Perturbative Renormalization Group and Improved Black Hole
通常,从量子场论的观点来看,广义相对论是不可微扰重整化的。但在现代意义上的可重整化性,仍然有可能研究GR是否是“非微扰”的可重整化。在此,我回顾了这个主题的基础和结果的基础上提出的“有效的平均行动”的方法,这是由M。
First Order Extended Gravity and the Dark Side of the Universe: the General Theory
广义相对论并不是引力的权威理论,这是因为它在理论和实验上都存在一些缺陷。在大尺度上(天体物理学和宇宙学尺度),试图将它与今天的观测数据相匹配,导致调用暗能量和暗物质作为宇宙流体的主体成分。由于在基本水平上,没有最终的证据存在于这些成分中,很明显,广义相对论在红外尺度上存在缺陷。另一方面,试图制定比爱因斯坦理论更普遍的理论会引起数学上的困难,需要解决办法,这反过来又会从解释的角度产生问题。我们在这里提出了一个全新的方法来数学对象的引力理论可以写在一个一阶帕拉蒂尼形式主义,并介绍了暗度规的概念,它可以完全绕过引入干扰概念,如暗能量和暗物质。
Black Holes in Ultraviolet-Complete Horava Gravity
霍拉瓦引力是一个在紫外线下通过在非常高的能量下违反洛伦兹不变性的相互作用来完成广义相对论的提议。本文研究了(2+1)维可投射Horava引力,该引力是可重整化的、微扰紫外完备的,并且具有渐近自由的紫外不动点。加入一个小的宇宙学常数来调节度规的长距离行为,我们寻找所有角动量为零的圆对称定态真空解,并在无穷远处可能有角亏损的情况下接近de Sitter度规.我们发现一个双参数家庭这样的几何形状。除了宇宙学的德西特视界,这些解通常还包含另一个基灵视界,因此从低能理论的观点来看,这些解应该被解释为黑洞。与天真的期望相反,它们的中心奇点并不是由作用量中的高阶导数项所解决的。目前还不知道这些解是否是引力坍缩的结果。唯一处处正则的解就是没有任何黑洞视界的德西特度规。
The loop-quantum-gravity vertex-amplitude
自旋泡沫理论被希望提供非微扰圈量子引力的动力学。但它们的一些特征仍然难以捉摸。研究得最好的模型--欧几里德巴雷特-克兰模型--并不具备所需的边界状态空间,而且最近有迹象表明,它可能无法产生正确的低能$n$ -点函数。这些困难可以追溯到SO(4)-> SU(2)规范固定和某些第二类约束的方式,可以说是不正确的,强烈的。我们提出了一个替代模型,可以推导出作为一个真正的量化的Regge离散化的欧几里德广义相对论,并施加弱的约束。它的状态空间是SO(4)自旋网络空间的一个自然子空间,与SO(3)哈密顿自旋网络空间相匹配。该模型为圈量子引力提供了一个长期寻求的SO(4)协变顶点振幅。
Regular self-consistent geometries with infinite quantum backreaction in 2D dilaton gravity and black hole thermodynamics: unfamiliar features of familiar models
我们分析了一些不寻常的性质,在二维量子引力的无限量子应力的Killing地平线上的精确解可以兼容的规则性的几何。特别是,博尔韦尔态可以支持规则视界。我们表明,这样的解决方案是包含在一些著名的完全可解模型(例如,)。形式上,它们似乎解释了解中的附加系数$B$(对于同样包含“传统"解的拉格朗日量),该附加系数导致温度$T$偏离其霍金值$T_{H}$。洛伦兹几何,这是一个自洽的解决方案的半经典场方程,在这样的模型中,是光滑的,甚至在$B\neq 0$,并没有必要把B=0($T=T_{H}$),以顺利$.$我们展示了如何存在的$B\neq 0$影响时空的结构。与“通常的”黑洞相反,完整的热力学解释,包括确定的熵值,可以归因于(对于相当广泛的一类模型)极值视界,而不是非极值视界。我们还发现新的精确解“通常”的黑洞(与$T=T_{H}$)。所讨论的性质出现在\QTR{it}{weak}耦合制度的有效常数的介子引力相互作用。在2D模型中追踪的特征延伸到4D引力引线,对于某些特殊模型,延伸到没有自身热性质的特殊非极端黑洞。
Exotic Statistics for Ordinary Particles in Quantum Gravity
除了我们所熟悉的玻色和费米的统计数据,其他的统计数据在拓扑非平凡对象(包括真子、弦和黑洞)的理论中是很自然的。这里从几个角度论证,我们已经熟悉的普通粒子的统计很可能由于量子引力效应而被修改。特别是,这样的修改被认为是存在于圈量子引力和任何理论,表示时空在一个基本上分段线性的方式。不寻常统计的出现可能是一个普遍的特征(如变形的位置-动量不确定关系和基本长度尺度的出现),这在任何量子引力理论中都可以预料到,并且是可以检验的。
Schwinger's Approach to Einstein's Gravity and Beyond
朱利安·施温格(Julian Schwinger,1918- 1994),重整化量子电动力学的创始人,可以说是20世纪下半叶最重要的理论物理学家。因此,这并不奇怪,他作出了贡献,重力理论以及。他的学生们对尚未完成的引力量子理论的构建产生了重大影响。施温格本人并不怀疑广义相对论的正确性,尽管他更喜欢基于引力子和相关场的粒子物理学观点,而不是弯曲时空的几何图像。本文简要总结了他对引力问题的贡献和态度。
Weyl gauge theories of gravity do not predict a second clock effect
我们考虑外尔引力规范理论,它在局部庞加莱变换和局部尺度变化下都是不变的。这样的理论可以被解释为闵可夫斯基时空中的规范理论,但是它们的引力相互作用最常被重新几何地解释为外尔-嘉当时空,任何物质场都存在于其中。这样的时空是外尔时空的一个简单推广,包括挠率。正如爱因斯坦首先提出的,外尔时空被认为表现出了所谓的秒钟效应,它阻止了实验观察到的尖锐谱线的存在,因为(原子)钟的速率取决于它们过去的历史。文献中的主流观点是,这排除了WGT是非物理的。与此观点相反,我们表明,如果一个采用自然协变导数中确定的几何解释的WGT,适当地考虑到尺度尺寸的物理量,并认识到爱因斯坦的原始反对需要存在大量的物质场来代表原子,观察员和时钟,那么WGT不预测第二个时钟效应。
Off-shell equivalence in quantum field theory and gravity
研究量子场论与引力中离壳等价性问题,基于维尔科夫斯基 - 德维特有效作用量建立操作标准,通过标量可观测量测试等价性,以度规 $f(R)$ 引力等为例展示如何区分不同等价性,明确了相关等价性概念。
Quantum Geometry as a Relational Construct
本文从一个新的角度考虑了引力的量子理论的构造问题。有人认为,任何一致的引力理论应该包括理论的物质成分之间的关系字符。特别是,传统的方法量化的时空度量的批评和两个可能的途径,构建一个令人满意的理论提出。
Entropy Bound and Causality Violation in Higher Curvature Gravity
在任何引力的量子理论中,我们都期望对爱因斯坦引力的修正发生。然而,在基本面上,最相关的修正是什么并不明显。我们认为,一般曲率平方修正目前在低维行动的各种紧致弦论提供了一个自然的通道之间的经典和量子领域的重力。特别是高斯-博内和$({\rm Riemann})^2$引力,提供了一些具体的例子,在这些例子中,一个理论的不一致性,比如微观因果性的违背,和黑洞熵的经典极限是相关的。在这样的理论中,剪切粘度与熵密度之比$η/s$可以小于具有爱因斯坦引力对偶的边界共形场论。从极端密度和温度下产生的核物质或夸克-胶子等离子体(如在RHIC)可能违反束缚束缚的$η/s\ge 1/4π$,{ \it,尽管}是轻微的观点来看,这个结果是有趣的。
Black holes, information, and locality
三十年来不断加深的信息悖论表明,有必要修改我们的基本物理框架。多个指标指向了对定域性原理的重新评估:量子引力缺乏精确的定义,高能散射的行为,来自弦和AdS/CFT的暗示,量子宇宙学的难题,最后是缺乏对悖论的良好替代解决方案。一个合理的猜想指出,引力的非微扰动力学是酉的,但非局部的。弦论可能直接解决这些问题,但到目前为止,重要的方面仍然难以捉摸。如果这个观点是正确的,那么关键的问题是要理解非定域物理学还原为定域量子场论的“对应”极限,并进一步揭示潜在的非定域理论的原理。
Effective Field Theory Approach to Gravitationally Induced Decoherence
采用广义相对论的标准微扰量子化提供了一个在普通能量下有效的量子引力的有效描述的观点,我们证明了当叠加态中的能量差超过普朗克能量标度时,引力作为一种环境诱导了静止物质叠加态的快速退相干。
Loop Quantum Gravity and the The Planck Regime of Cosmology
非常早期的宇宙提供了我们目前测试量子引力理论的最佳舞台。暴胀范式成功地解释了观测到的宇宙微波背景的不均匀性,这在一定程度上已经说明了这一点,因为暴胀范式是基于弯曲宇宙时空的量子场论。然而,这种分析排除了普朗克时代,因为背景时空满足爱因斯坦方程,一直回到大爆炸奇点。利用圈量子引力的技术,这个范式现在已经扩展到从普朗克状态到暴胀开始的自洽理论,涵盖了大约11个数量级的曲率。此外,对于一个狭窄的窗口的初始条件,有偏离标准的范例,与新的效果,如修改的一致性关系,涉及标量和张量功率谱和一个新的来源的非高斯性。因此,宇宙大尺度结构的起源可以追溯到量子引力波动\emph{in the Planck regime}。本报告为广义相对论界提供了这些发展的鸟瞰图。
Decoherence in Quantum Gravity: Issues and Critiques
近年来,关于普朗克能量下量子引力的退相干问题的论文越来越多。从量子引力是一种研究时空微观结构的理论出发,从开放系统的观点出发,讨论了量子退相干在量子引力中的意义,并引出了量子退相干的一些一般特征。我们详细讨论了一系列问题,包括统计和量子之间的关系,噪音从有效场论,随机性的意义,起源的非统一性和非局部性的性质在这个和相关的上下文中。为了阐明这些问题,我们批评了两个代表性的理论:一个声称,在量子引力尺度的退相干导致CPT对称性在亚普朗克能量的破坏,这是用来解释今天的粒子唯象学。另一个用这个过程代替布朗运动模型来证明时空泡沫的行为就像一个热浴。
Loop quantum gravity with optimal control path integral, and application to black hole tunneling
本文从最优控制理论的观点出发,提出了爱因斯坦引力理论的一种新的路径积分形式。尽管最优控制与物理学家们熟知的变分原理有着密切的关系,但它却被证明是更一般的。在这种情况下,拉格朗日不同于爱因斯坦-希尔伯特拉格朗日的定义。利用新的作用量泛函,精确地恢复了爱因斯坦场方程.量子理论是用Ashtekar变量和圈标积得到的。通过例子,用一个玩具模型研究了一个黑洞隧穿到另一个黑洞或一个白洞的过程。
Effects of Planck-scale-modified dispersion relations on the thermodynamics of charged black holes
考虑到修正色散关系对辐射状态方程参数的修正,我们研究了Kiselev近似下的诱导黑洞度规,定义了变形的Reissner-Nordström度规.特别是,我们考虑这样的黑洞的热力学性质的修改状态方程参数和唯象方法的量子引力问题称为彩虹引力的组合观点。
On the associativity of 1-loop corrections to the celestial operator product in gravity
本文研究引力子振幅全纯共线奇点在1-loop阶是否构成一致手征代数,发现其结合性因扭量空间引力反常而失效,可通过耦合4阶引力轴子或特定自对偶引力物质理论恢复。
Some Reflections on the Status of Conventional Quantum Theory when Applied to Quantum Gravity
目前所有的量子引力方法基本上都采用标准的量子理论,特别是包括连续统量,如实数或复数。然而,我想指出,这可能是根本错误的,因为在标准量子理论中使用这些连续统量可以追溯到关于空间和时间性质的某些{ \em a priori}假设:这些假设可能与量子引力理论所采用的空间和时间观点不相容。我的猜想是,在某种尚未确定的意义上,每一种时空都有一种相应的量子理论,在这种量子理论中,连续统量不一定出现,而是被适合于特定时空的结构所取代。于是,Topos理论作为一种可能的工具出现了,它把与不同时空有关的这些不同理论“粘合”在一起。作为一个具体的例子,使用拓扑思想,我总结了最近的工作应用预层理论的科赫-Specher定理和分配值的物理量在量子理论。
Quantum Gravity, Torsion, Parity Violation and all that
讨论了量子引力中的宇称破缺问题。特别地,我们从有效场论的观点研究了存在挠率时费米自由度的耦合和Immirzi参数的物理意义。我们推导出低能量的有效拉格朗日量,它原来涉及到两个参数,一个测量的非最小耦合的费米子在扭转的存在下,另一个是Immirzi参数。在非最小耦合的情况下,有效拉格朗日量包含一个导致宇称破坏的轴矢量相互作用。或者,在最小耦合的情况下,没有宇称破坏,有效拉格朗日量只包含通常的轴-轴相互作用。在这种情况下,Immirzi参数的实际值根本不受约束。另一方面,纯虚值的Immirzi参数导致违反非最小耦合的情况下的幺正性。最后,对于Immirzi参数的正和负单位虚值,有效拉格朗日爆破。
Quantum gravity, effective fields and string theory
我们来看看把广义相对论当作量子理论的各个方面。本文简要地研究了如何把广义相对论作为有效场论统一起来。这里的一个关键成就是对史瓦西和克尔度规的长距离低能领先量子修正。在纯引力理论和标量QED与量子引力的混合理论中,计算了两个源之间纯引力势的主导量子修正。接下来讨论(Kawai-Lewellen-Tye)弦论规范/引力关系。研究了KLT算子映射是否推广到高阶导数有效算子的情形。从有效场论的观点出发,推广了KLT关系,导出了场论算子之间显著的树级振幅关系。最后从无限多个空间维度的极限出发来看待量子引力。它被证实,只有某一类平面图实际上将有助于在$D=\infty$的$n$ -点函数。这个极限有点类似于规范理论的大N极限,尽管在引力框架中对这种图形极限的解释是完全不同的。
Gravity, Two Times, Tractors, Weyl Invariance and Six Dimensional Quantum Mechanics
费曼和格雷厄姆在不久前指出,四维共形几何可以用六维的、周围的、允许闭同素的黎曼几何来分析。最近,它表明如何保形几何提供了一个描述的物理显然不变的单位系统的局部选择。引人注目的是,爱因斯坦的方程等价于平行标度牵引器的存在(一个在四维时空中的每一点都服从一定的一阶协变不变条件的六分量矢量)。这些结果反映了两次Bars物理计划所提出的四维物理的六维描述。费曼-格雷厄姆结构依赖于一个三元组的运营商,分别对应于一个弯曲的六维光锥,膨胀发电机和拉普拉斯算子。这些形式的sp(2)代数酒吧雇用作为第一类代数的约束在六维规范理论。本文将两种时间方法和牵引力方法相结合,将四维引力重新转换为六维量子力学。这个重力的“母体”公式是从一组无限的六维场建立起来的。成功地整合出这些领域产生各种新的描述重力,包括一个新的四维一个建立从标量二重态,拖拉机矢量多重态和共形类的度量。
Topology of black hole thermodynamics in Lovelock gravity
本文提出了一种简便的方法来进行黑洞热力学的拓扑分析。利用旋节曲线,对黑洞的热力学临界点赋予一个拓扑量Brouwer度,它反映了系统在光滑形变下的内在性质.特别地,在我们的装置中,它可以很容易地计算,而不需要临界点的精确解。这使我们能够方便地研究不同热力学系统之间的拓扑转换,并给出它们的拓扑分类。在此框架下,我们研究了具有球视界几何的Lovelock AdS黑洞的拓扑结构.结果表明,任意维的带电黑洞都可以归为同一拓扑类,而$d=7$和$d \geq 8$不带电黑洞则属于不同的拓扑类.此外,我们从拓扑学的角度重新审视这些黑洞的不同相结构之间的关系。讨论了临界点的一些一般拓扑性质。
Surprisingly Long Length Scales for Semiclassical Loop Quantum Gravity and Their Physical Consequences
当引入圈量子引力(LQG)的规范场相干态时,出现了一个优化的半经典本征长度,它对应于嵌入给定经典几何中的图的边长$ε$.这里将更详细地探讨$ε$。地球表面的$ε$位于100 $μ$ m和0.7 m之间。隐含的量子涨落时空应变振幅和噪声谱估计为$4\; 1/2$订单小于目前的实验检测能力。然而,这样的宏观$ε$使得对于短于$ε$的光子波长的半经典电磁哈密顿量的正则化成为问题。一个大的$ε$的起源被追溯到一个独立的边缘为基础的相干态的整个图形状态的边向张量积。这为最近提出的集体相干态提供了物理基础,其中$ε$获得了滑动尺度的解释。出现了一个新的本征距离$ξ$作为半经典LQG的特征长度。$ξ$将影响LQG光子真空色散关系,并且也可用于当前时空应变的测量。物质相互作用也可能影响$ξ$。
The gravitational bending angle by static and spherically symmetric black holes in bumblebee gravity
本文研究了大质量粒子和光的弯曲角对大黄蜂黑洞解的洛伦兹对称性破缺的影响。由于大黄蜂场的真空期望值不为零,所分析的解打破了洛伦兹对称性。我们使用石原方法,这使我们能够研究有限距离的光的弯曲角,它是适用于非渐近平坦的时空时,考虑接收器的观点。为了分析大质量粒子的偏转,我们系统化了Ishihara方法在Jacobi度规中的应用。这种系统化允许使用高斯-邦纳定理来研究大质量粒子的偏转角。我们考虑两个背景:第一个是由Bertolami等人发现的,并且是渐近平坦的。第二个是最近由Maluf等人发现的,由于有效的宇宙学常数,它不是渐近平坦的。
Effects of the Generalized Uncertainty Principle on the Inflation Parameters
本文从标准和膜世界两个角度研究了广义不确定原理对早期宇宙暴胀动力学的影响。我们选择兰德尔-桑德拉姆II模型作为我们的底层膜世界场景。我们发现,量子引力效应导致的光谱指数,这是不是标度不变。此外,密度波动的幅度通过增加量子引力修正的强度而减小。然而,张量标量比增加纳入这些量子引力效应。我们概述了这些量子引力效应在最近和未来观测中的可能表现。
Hilbert space structure in quantum gravity: an algebraic perspective
如果量子引力尊重量子力学的原理,并加以适当的推广,那么,对该理论更可行的方法可能是通过识别相关的量子结构,而不是通过量子化经典时空。这一观点得到了这样的量化困难的支持,并且明显缺乏局部性的基本作用。在有限或离散量子系统中,希尔伯特空间的张量分解提供了重要的结构。然而,即使在局部量子场论中,一般III型冯诺依曼代数和长程规范场的性质也表明希尔伯特空间的因式分解是有问题的。相反,我们最好把注意力集中在观测量代数的结构上,特别是它对应于区域的子代数上。本文认为,研究引力中的类似代数结构,对理解量子理论的本质具有重要意义。显着偏离局部量子场论的子代数结构被发现,工作在长距离/低能量的对应限制。特别是,有障碍,以确定本地化运营商的交换代数。除了提出代数结构的重要性质外,这一点和相关的观察对纠缠的基本作用的建议提出了挑战。
Exact Results for Evaporating Black Holes in Curvature-Squared Lovelock Gravity: Gauss-Bonnet Greybody Factors
Lovelock引力是广义相对论的一个重要推广,它为研究爱因斯坦作用量的曲率修正提供了一个很有前途的框架,同时避免了鬼现象,保持了二阶场方程。本文导出了具有Gauss-Bonnet曲率平方项的D维黑洞的灰体因子。这些因子描述了蒸发过程中黑洞和量子场之间的非平凡耦合:它们既可以从理论的角度来研究这种黑洞周围复杂的时空结构,也可以在低普朗克尺度的膜世界模型框架中用于唯象学目的。我们推导出精确的光谱发射的标量,费米子和规范场发射的膜上,和标量场发射的散装,并演示如何高斯-邦纳长期可以改变散装到膜的发射率比有利于散装通道在特定的频率制度。
Evolution of spiral galaxies in nonlocal gravity
我们研究的背景下,非局部引力理论的模拟盘星系的演化。在这个理论中,宇宙学和天体物理学中的暗物质问题的出现是引力相互作用的非定域性的表现。利用高分辨率的N体模拟,我们研究了盘星系的动力学演化,并与标准的暗物质观点进行了比较。具体来说,我们构建了两个指数星系模型,一个在非局部引力(NLG)和其他普卢默暗物质晕包围。这两个系统都从相同的重子物质分布、粒子速度、随机速度和初始Toomre参数开始。然而,尽管两个模型的初始条件相同,但它们的长期动态显示出一些显着的差异。例如,与标准情况相比,NLG模型中杆件失稳的发生率更高。另一方面,在模拟结束时,我们发现,酒吧是更弱,更快的NLG相比,标准的情况下。
Semiclassical Gravity and Mesoscopic Physics
近几十年来,理论宇宙学的发展与粒子物理学、量子引力和统一理论有着密切的联系。宇宙学中许多基本问题的答案或提示,如宇宙的均匀性和各向同性,结构形成和熵产生的来源,以及宇宙的初始状态,可以追溯到量子场的活动和时空动力学,从大统一时间到$10^{-43} sec$的普朗克时间。要更接近地描述宇宙的这种原始状态,至少需要一种半经典引力理论,并考虑涉及量子场的非平衡统计过程。这个临界状态介于爱因斯坦的广义相对论成功描述的著名经典时代和完全未知的量子引力领域之间。这一阶段的许多特殊问题,如通过退相干从量子时空到经典时空的过渡,普朗克尺度下的交叉行为,隧穿和粒子产生,或真空涨落的密度对比度增长,都与凝聚态,原子或原子核,量子/经典和微观/宏观界面,或离散/连续和随机/确定性过渡的介观物理学的一些基本问题有关。我们指出,这些问题背后的三个主要因素:量子相干性,涨落和相关性。我们讨论了如何更深入地了解这些方面的领域和时空可以帮助一个解决一些基本问题,如普朗克尺度度规波动,宇宙学相变和结构的形成,和黑洞熵,终态和信息悖论。
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