Backreaction Issues in Relativistic Cosmology and the Dark Energy Debate
爱因斯坦引力理论中的非均匀宇宙模型的有效演化可以用空间平均标量变量来描述。这种演变可以模拟一组弗里德曼方程的有效比例因子的解决方案，与物质和反反应源项，后者可以表示为一个最小的耦合标量场（“morphon场”）。我们回顾了在相对论宇宙学中描述反反应效应的基本步骤，这些步骤导致重新装修标准宇宙学方程，但也提出了一些未解决的问题，这些问题与观测宇宙学中的解释有关。
2007-01-08 astro-ph gr-qc hep-th
de Sitter Radiation and Backreaction in Quantum Cosmology
我们探讨的量子宇宙学描述的de Sitter（dS）辐射和它的反作用dS空间，固有的纯引力与宇宙学常数的惠勒-德威特方程的波函数。我们首先研究了量子Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker宇宙学模型，然后考虑了宇宙的不均匀性对dS辐射的可能影响。在这两种情况下，我们得到修改后的弗里德曼方程，包括时空波动的反反应，和量子校正dS温度。结果表明，量子修正使dS温度以dS标度与普朗克标度之比为特征的增量增加。
2012-10-30 gr-qc
Backreaction in Semiclassical Cosmolgy: The Einstein Langevin Equation
使用影响泛函形式主义，我们展示了如何推导出广义爱因斯坦方程的形式的朗之万方程的量子场及其波动的动力学弯曲时空的反向反应的描述。我们展示了如何一个功能扩展的影响功能的随机源的累积量，以及如何进入这些累积量的运动方程作为噪声源。我们推导出一个表达式的影响功能的Bogolubov系数管理的创建和湮灭运营商的福克空间在不同的时间，从而将其与不同的历史中的粒子创建的差异。然后，我们将其应用到空间平坦的弗里德曼-罗伯逊-沃克宇宙中的自由量子标量场的情况，并推导出这些半经典宇宙学的标度因子的爱因斯坦-朗之万方程。这种基于统计场论的方法扩展了传统的基于半经典爱因斯坦方程的半经典引力理论，其源由能量动量张量的平均值给出，从而使探讨量子场的统计性质如噪声、涨落、熵、退相干和耗散成为可能。认识半经典引力的随机性是研究与量子引力交叉相关的涨落、不稳定性和相变过程的重要一步。
1994-03-23 gr-qc
Validity of the semiclassical approximation during the preheating phase of chaotic inflation
半经典近似经常被用来描述粒子产生的初始阶段，通常被称为预热，这发生在暴胀时期之后的混沌暴胀模型中。在这个阶段，产生的粒子对暴胀子场的反反应效应是显著的，人们可能会担心半经典近似的有效性，即使如果暴胀子场耦合到大量的量子场，大的反反应效应是允许的。在这种情况下，半经典近似的有效性的标准，并解决这个标准是否满足预热过程中的问题。
2012-11-01 gr-qc hep-th
Quantum backreaction of massive fields and self-consistent semiclassical extreme black holes and acceleration horizons
研究了量子化质量场的反作用对极端黑洞度规的影响。我们发现应力-能量张量的解析近似表达式的标量（与任意耦合），旋量和矢量场附近的事件视界。我们表明，独立于一个具体类型的EBH，由一个自由下落的观察者测量的能量是有限的地平线上，使量子反反应是一致的EBH的存在。对于总质量为M_{tot}且电荷为Q的Reissner-Nordstrom EBH，我们证明了对于所有物理意义的情形，M_{tot} < Q.我们还讨论了不同类型的量子校正的Bertotti-Robinson时空，为他们找到精确的自洽的解决方案，并考虑微小的量子校正导致经典几何和拓扑的定性变化的情况。在所有情况下，我们不应该从经典背景开始进一步增加量子修正，而是从量子修正的自洽几何开始。
2001-08-21 gr-qc
Quantum backreaction for overspinning BTZ geometries
本文研究共形耦合标量场对过旋转BTZ几何的半经典反作用，证明其应力-能量张量不可重整化，导致半经典方程无微扰解，表明过旋转裸奇点比锥形奇点更严重。
2023-01-11 gr-qc hep-th
Inhomogeneous cosmology and backreaction: Current status and future prospects
天文观测揭示了宇宙中的等级结构，从星系，星系群，星系团和超星系团，到细丝和空洞。在最大尺度上，似乎可以观察到某种统计同质性。因此，现代宇宙学模型是基于爱因斯坦方程的空间均匀和各向同性的解，宇宙的演化近似于弗里德曼方程。与标准的均匀宇宙学平行，非均匀宇宙学和逆反应领域正在发展。该领域研究通过非线性效应产生的小尺度不均匀性是否可以在最大尺度上反作用并改变宇宙的性质，从而导致非弗里德曼演化。本文介绍了非均匀宇宙学和逆反应的研究现状。并根据对50位非均匀宇宙学领域学者的调查，讨论了非均匀宇宙学领域的未来前景。
2017-05-22 astro-ph.CO gr-qc
Does the growth of structure affect our dynamical models of the universe? The averaging, backreaction and fitting problems in cosmology
宇宙中的结构在很大的尺度上都存在。我们的大尺度宇宙学模型是对存在事物的粗粒度表示，其结构比实际少得多。宇宙学的一个重要问题是确定宇宙中的小尺度结构对其大尺度动力学和观测的影响。是否有一个显着的，广义相对论，反作用的影响，从平均结构？一个问题是，平滑结构的过程是否会导致加速项，从而改变宇宙学常数的表观值。如果不是这样的话，和谐宇宙学的其他方面是否也受到了逆反应效应的影响？尽管取得了很大的进展，这个“平均问题”仍然没有答案，但在精确宇宙学的时代，它不能被忽视。
2011-09-11 astro-ph.CO gr-qc
Future evolution in a backreaction model and the analogous scalar field cosmology
我们调查宇宙的未来演化使用Buchert框架的平均反作用的背景下，两个域的宇宙分区。我们表明，只要没有子域单独加速，这种方法就允许全局加速度在有限的未来时间消失的可能性。在大尺度上的模型类似地描述了一个均匀的标量场出现的潜在的是固定的，从唯象参数化。这个标量场的动力学在类似的FLRW宇宙学探索。我们使用Ia型超新星，重子声学振荡，和宇宙微波背景的观测数据来约束一个可行的宇宙学模型的参数，提供相应的可能性轮廓。
2017-01-31 astro-ph.CO gr-qc
Validity of the Semiclassical Approximation in 1+1 Electrodynamics: Numerical Solutions to the Linear Response Equation
从以前的工作arXiv：2010.09811，在1+1维的半经典反反应方程求解和标准实施，以评估在这种情况下的半经典近似的有效性。该标准涉及的线性响应方程的解的行为，描述扰动的半经典的反反应方程的解决方案。线性响应方程涉及量子场诱导的电流的两点关联函数上的时间积分，并且预期该两点函数（并且因此量子涨落）的显著增长将导致线性响应方程的解的显著增长。早期的研究表明，半经典反反应方程的两个邻近解之差，在相似的初始条件下，可以作为线性响应方程的近似解。的近似和数值解的线性响应方程之间的比较分析，粒子生产的临界尺度，将提出一个大规模的情况下，量子化自旋1/2场，以确定如何强大的近似方法是代表其解决方案。
2021-11-21 gr-qc hep-ph hep-th
Backreaction in late-time cosmology
本文综述了非线性结构的形成对宇宙膨胀率、空间曲率和光在宇宙中传播的影响，重点讨论了它在不引入暗能量或修正引力的情况下解释宇宙学观测的可能性。我们专注于解释相关的物理学和突出开放的问题。
2012-10-24 astro-ph.CO gr-qc
Quantum Cosmological Backreactions II: Purely Homogeneous Quantum Cosmology
这是第二个文件中的一系列的四个，我们使用空间绝热方法，以将反反应之间的均匀和均匀和非均匀的自由度之间的量子宇宙学扰动理论。本文件有两个目的。一方面，它说明了两个简单的量子力学玩具模型的空间绝热微扰理论（SAPT）的形式。另一方面，它证明了主要的一点，即逆反应导致额外的校正项在有效的哈密顿量，否则会忽略在一个粗糙的玻恩-奥本海默近似。我们考虑的第一个模型是一个谐振子耦合到一个非谐振子。我们之所以选择它，是因为它与更有趣的第二个模型有许多相似之处，第二个模型描述了暴胀子和引力之间的耦合，仅限于纯均匀和各向同性的扇区。这些结果具有潜在的现象学后果，特别是量子宇宙学理论描述大反弹，如圈量子宇宙学（LQC）。
2019-06-19 gr-qc
Exactly solvable models of two-dimensional dilaton cosmology with quantum backreaction
本文考虑了考虑共形场单圈反作用的精确可解二维量子宇宙学的一般方法。它包括文献中讨论的特定情况下以前的模型。我们列出了不同类型的解决方案，并调查他们的简单模型，典型的弦论的属性。我们发现了一个相当丰富的类无处不在的正规解决方案，实际上存在于每一种类型的分析解决方案。它们在过去和未来表现出不同的渐近行为，包括通货膨胀、超通货膨胀、通货紧缩、幂膨胀或幂收缩。特别地，对于某些模型，具有含时介子场的dS时空是场方程的精确解。对于某些类型的解决方案的弱能量条件是违反独立于一个特定的模型。我们还发现了一个奇点位于无限的过去（或未来）的解决方案，所以在任何有限时刻的共同运动的时间，宇宙是奇性自由。本文指出，对于某些模型，即使在无限的过去存在无限大的量子反作用，时空也可能处处正则。
2003-06-11 astro-ph gr-qc hep-th
Is there proof that backreaction of inhomogeneities is irrelevant in cosmology?
在许多论文中，格林和沃尔德认为，标准的FLRW模型在所有尺度上都非常接近我们的宇宙，除了接近强场天体。特别是，他们认为不均匀性对宇宙平均性质的影响（反向反应）是无关紧要的。我们表明，后者的要求是无效的。具体地说，我们证明，参考他们最近的评论文章，（i）他们的二维例子用于说明拟合问题不同于实际问题的重要方面，它假设了什么是要证明的：（ii）证明的无痕迹性质的反反应是非物理的，它的定理未能成为一个数学上的一般陈述;（iii）该计划的基础上的无迹定理不涉及平均，因此不捕捉关键的非局部效应;（iv）他们的论点是在很大程度上坐标依赖，（v）他们的许多批评的backreaction框架不适用于这些框架的定义。因此，认为格林和瓦尔德已经证明了宇宙学中关于逆反应的基本物理问题的一般性结果是不正确的。
2015-10-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Inhomogeneities in Newtonian Cosmology and its Backreaction to the Evolution of the Universe
我们研究了宇宙密度分布不均匀性的影响。我们提出了一个新的拉格朗日微扰理论与反作用的不均匀性。非均匀性影响局部区域的膨胀率和自身的增长率。我们数值分析了一个一维平面对称模型，并计算了几个观测变量的概率分布函数（PDF），以讨论这些统计特性。我们发现两两奇异速度的概率密度函数与传统的拉格朗日方法有很大的不同，即即使在一维平面对称情况下，概率密度函数在相对速度较小的区域内也接近于指数形式，这与N体模拟的结果一致.
2001-09-27 astro-ph gr-qc
Radiation from collapsing shells, semiclassical backreaction and black hole formation
本文详细分析了坍缩壳层周围的量子场论，并讨论了与辐射通量发射和黑洞形成有关的几个概念性问题。显式计算使用模型的崩溃壳，原来是解析可解的。我们使用在这个模型中获得的见解，得出可靠的结论，更现实的模型。我们首先表明，任何壳质量$M$塌缩到一个半径接近$r=2M$将发出近似热辐射的一段时间。特别是，一个壳层从某个初始半径坍缩到最终半径$2M(1-ε^2)^{-1}$（其中$ε\ll 1$）而不形成黑洞，它将在周期$M\lesssim t \lesssim M\ln (1/ε^2)$期间发射热辐射。稍后（$t\gg M \ln(1/ε^2)$），来自这样一个壳层的通量将按指数衰减到零。接下来，我们研究使用应力张量的真空期望值计算的反作用对坍缩的影响。我们发现，在任何现实的坍缩场景中，逆反应效应的\emph{not}阻止事件视界的形成。事件视界形成的时间，当然，由于辐射通量的原因而延迟--辐射通量减少了壳层的质量--但这种效应不足以阻止视界的形成。我们还澄清了几个概念问题，并在论文的附录中提供了计算的教学细节。
2009-07-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Semiclassical geometrodynamics of homogeneous cosmology
本文从哈密顿量视角研究均匀宇宙学的经典-量子混合动力学，数值比较各向同性与各向异性模型，发现完全反向反应在晚期留下痕迹且标量能量密度可能贡献暗能量，并证明存在精确静态解。
2024-02-22 gr-qc hep-th quant-ph
On the initial conditions and solutions of the semiclassical Einstein equations in a cosmological scenario
本文将讨论一个有质量的量子标量场对曲率的逆反应，曲率被当作经典场处理。此外，我们将在宇宙时空领域中通过半经典方式分析爱因斯坦方程来处理这个问题。更确切地说，我们将证明，至少在很小的时间间隔内，这个相互作用系统的解是存在的。这一结果将实现提供一个迭代方案，并显示该系列，从无质量的解决方案开始，在适当的Banach空间收敛。为了获得逆反应而使用的具有良好紫外行为（阿达玛性质）的量子态，如果选择为类光的，则将完全由它们在初始表面上的形式确定。此外，在小的时间间隔内，它们不会影响精确解的行为。在大的时间间隔上，情况要复杂得多，但如果时空是膨胀的，我们将证明演化的终点并不强烈地依赖于量子态，因为在这个极限下，引起反反应的物质场的期望值根本不依赖于特定的均匀阿达玛态。最后，我们将评论的半经典爱因斯坦方程的解释这类问题。虽然点状场的期望值的涨落是发散的，但如果时空和量子态具有大的空间对称性，并且如果我们考虑大空间体积区域上的涂抹场，则它们趋于消失。从这个观点出发，半经典爱因斯坦方程变得更加可靠。
2010-07-07 gr-qc math-ph math.MP
Quantum dress for a naked singularity
研究了（2+1）维具有负宇宙学常数的圆锥形裸奇点时空中的半经典反反应。特别地，我们计算了这种裸奇异时空上共形耦合标量场的重整化量子应力-能量张量。然后，我们通过半经典爱因斯坦方程得到的backreacted度规。我们表明，在半经典近似可以信任的制度，逆反应衣服的裸奇点与事件视界，从而执行宇宙审查。
2016-07-06 gr-qc hep-th
Semiclassical gravity beyond coherent states
本研究突破半经典引力仅适用于相干态的限制，证明其可与量子场论结合用于非相干态场景，并识别出多类可用半经典引力建模引力反作用的猫态，拓展了半经典引力的适用范围。
2023-10-25 gr-qc hep-th quant-ph
Backreaction in trans-Planckian cosmology: renormalization, trace anomaly and selfconsistent solutions
分析了满足修正色散关系的量子标量场的半经典爱因斯坦方程。我们首先详细讨论了基于绝热减法和维数正则化的重整化过程。我们表明，相反的预期从功率计数参数，在3+1维的减法涉及到第四绝热阶，即使是色散关系包含更高的权力的动量。然后我们分析了重整化能量动量张量的迹与新物理尺度的依赖关系，在适当的极限下恢复了通常的迹反常。我们还发现自洽的德西特解决方案的色散关系，包含高达四次方的动量。使用这个特殊的例子，我们还讨论了修改后的色散关系可以模仿在较低的能量与通常的色散关系的理论中的有效初始状态的可能性。
2007-06-14 gr-qc hep-th
Quantum backreaction and stability of topological wormholes
Utrecht University（乌得勒支大学）
本文研究了拓扑虫洞的量子稳定性，通过计算量子反作用对虫洞稳定性的影响，并探讨了其在 self-consistent 重力方程中的潜在意义。
2026-03-12 gr-qc hep-th
Is backreaction in cosmology a relativistic effect? On the need for an extension of Newton's theory to non-Euclidean topologies
宇宙学反反应对应于结构的不均匀性对宇宙整体膨胀的影响。围绕这一现象的主要问题是，它是否足够重要，足以导致对标度因子演化的可测量影响，最终解释其加速或哈勃张力。关于这个问题的最重要的结果之一是Buchert-Ehlers定理（Buchert \& Ehlers，1997），它指出当使用牛顿引力理论计算时，反作用正好为零，这在广义相对论中可能不是这种情况。一般认为，这个结果意味着逆反应是一个纯粹的相对论效应。我们将证明，这是不一定的情况下，在这个意义上说，这一含义并不适用于宇宙仍然很好地描述了牛顿的理论在小尺度上，但有一个非欧几里德拓扑。因此，该定理应该被推广到这种情况。在一个启发式计算中，我们构建了一个局部牛顿但定义在非欧几里德拓扑上的理论，我们证明了逆反应是非零的，这意味着它可能是非相对论性的，这取决于我们宇宙的拓扑类。然而，这种结构并不是唯一的，仍然需要从广义相对论的非相对论性限制中得到证明。
2022-01-25 astro-ph.CO gr-qc
Does backreaction enforce the averaged null energy condition in semiclassical gravity?
量子场的预期应力-能量张量< T_{ab} >一般违反了广义相对论的局域正能量条件。然而，< T_{ab} >可能满足一些非局部条件，如平均零能量条件（ANEC），这将排除可穿越的虫洞。虽然ANEC在闵可夫斯基时空中成立，但如果允许人们任意选择时空和量子态，而不强加半经典爱因斯坦方程G_{ab} = 8 π，则在弯曲时空中它可以被违反< T_{ab} >。本文通过研究具有任意曲率耦合的自由无质量标量场关于平坦时空/真空解的二阶微扰理论，研究了ANEC是否对该方程的解成立。我们“降低”的扰动方程，以消除虚假的解决方案，并考虑的限制，其中的lengthscales确定的传入状态是远远大于普朗克长度。我们还需要假设入射的经典引力辐射并不支配一阶度规微扰。我们发现，虽然ANEC积分可以是负的，如果我们平均的ANEC积分横截测地线与一个合适的普朗克尺度涂抹功能，然后在所有情况下，除了平坦的时空/真空解决方案得到严格的正结果。这一结果表明--我们的论文的很大一部分致力于分析一般问题的性质的半经典爱因斯坦方程和处方提取物理相关的解决方案。
1996-07-02 gr-qc hep-th
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。
2007-04-24 cond-mat.other gr-qc hep-th
An exact quantification of backreaction in relativistic cosmology
宇宙学中一个重要的开放性问题是，爱因斯坦方程的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克（FLRW）解在多大程度上能够模拟局部非均匀可观测宇宙的大尺度行为。我们调查这个问题，考虑一系列的爱因斯坦的约束方程的精确的n体解。这些解决方案包含离散的质量，因此允许任意大的密度对比被建模。我们限制我们的研究，定期安排分布的质量拓扑3球。这样做的好处是可以与FLRW解进行直接的比较，因为两个时空都承认一个离散的对称群。它还提供了一个时间对称的超曲面在最大扩展的时刻，允许约束方程精确求解。我们发现，当宇宙中所有的质量都凝聚成少量的物体（<10）时，尘埃模型中的逆反应量可能很大，与相应的FLRW解的预测偏差为O（1）。然而，当质量数很大（>100）时，我们对反反应的测量就变小了（<1%）。这个结果不依赖于任何平均过程，这在广义相对论中是出了名的难以唯一定义的，因此（就我们所知）提供了广义相对论宇宙学模型中反反应的第一个精确和明确的证明。因此，诸如此类的离散模型可以用作实验室，以测试有关逆反应的想法，这些想法可以应用于更复杂和现实的环境中。
2013-08-28 astro-ph.CO 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
Backreaction of linear perturbations and dark energy
简单讨论了宇宙学中不均匀性的反作用，着重讨论了它解释当前加速现象和解决符合问题的可能性。
2004-08-17 astro-ph gr-qc
Is backreaction really small within concordance cosmology?
在广义相对论中，对结构的平滑导致了背景的重新正规化，以及潜在的许多其他人们知之甚少的效应。像距离-红移关系这样的观测量在天空中平均时，不一定会产生与空间平均时相同的平滑模型。这些问题被认为只在宇宙学的标准模型中才有技术上的意义，只给出微小的修正。然而，当我们试图计算可观测的量，如距离红移关系的全天空平均值，我们发现微扰理论提供了不同的答案，在紫外线和修正的背景秩序统一。还有更多的问题。二阶扰动的大小与一阶扰动的大小相同，而四阶扰动至少与二阶扰动的大小相同，而且可能更大，这是由于发散的缘故。这在很大程度上取决于两个数字的巧合平衡：原始功率，以及物质辐射平等和今天的哈勃尺度之间的比率。因此，即使在和谐模型中，反向反应也是不相关的，这一点也远非显而易见，无论它在直觉上看起来多么自然。
2011-05-10 astro-ph.CO gr-qc
Examples of backreaction of small scale inhomogeneities in cosmology
在以前的工作中，我们引入了一个新的框架来处理小尺度不均匀性在广义相对论中引起的大尺度反反应效应。我们考虑了单参数的时空族，在这种时空族中可以发生这种反反应效应，并且我们证明了，只要满足物质的弱能量条件，小尺度不均匀性对大尺度动力学的主要影响是产生一个本身满足弱能量条件的无迹有效应力-能量张量。在这项工作中，我们说明了我们的框架的性质，通过提供两个明确的例子，一个参数的家庭与反作用。第一，基于以前的工作伯杰，是一个家庭的极化真空Gowdy时空的环面，它满足我们的框架的所有假设。当参数接近其极限值时，度规一致地接近光滑背景度规，但度规偏离背景度规的时空导数不一致地收敛到零。极限度规具有来自小尺度不均匀性的非平凡反作用，有效应力能是无迹的，满足弱能量条件，与我们的定理一致。我们的第二个单参数家庭的度量有一个统一的Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker限制。这个族满足我们所有的假设，除了物质的弱能量条件。在这种情况下，极限度规有一个有效的应力-能量张量，它不是无迹的。我们强调在研究逆反应时对物质施加能量条件的重要性。
2013-06-19 astro-ph.CO gr-qc
Quantum backreaction on a classical universe
研究了一个量子标量场和经典Friedmann宇宙耦合演化的一阶方程。该模型是由一个状态相关的哈密顿约束和时间相关的薛定谔方程的标量场。我们针对由高斯标量场状态和重力相空间变量组成的初始数据，数值求解由此产生的非线性方程。这给出了一个自洽的半经典演化，包括非微扰的"反反应”由于粒子的生产。我们比较结果与量子标量场的演化在一个固定的背景下，并发现，逆反应修改粒子的生产和宇宙膨胀，这些影响仍然是有界的。
2021-09-27 gr-qc hep-th
Nontrivial self-consistent backreaction of quantum fields in 2D dilaton gravity
研究(1+1)维双视界dilatonic black hole中量子场的反作用，通过自洽求解半经典Einstein方程的2D dilatonic类似形式，证明反作用使两视界温度趋于一致。
2024-03-25 gr-qc hep-th
Reissner-Nordström geometry counterpart in semiclassical gravity
本文在正则化Polyakov近似下计算了经典Reissner-Nordström时空中无质量最小耦合标量场的重整化应力-能量张量（RSET）及其反反应。得到了半经典自洽方程的完整解集，并与经典方程进行了比较。半经典Reissner-Nordström族包含三种几何，它们依赖于时空的荷质比。在欠充电的制度，几何形状的外部视界取代虫洞颈部，导致在有限的适当距离的奇异渐近区域。过度充电状态揭示了一个被来自量子化场的（无限）质量云覆盖的裸奇点。在这两种行为之间，有一个分界线的解决方案，让人想起极端的黑洞经典几何。由于在极值视界上的RSET是有限的，半经典逆反应并没有摆脱视界。尽管如此，我们证明了由此产生的视界是奇异的。
2021-02-06 gr-qc
Exact Semiclassical Evolutions in Relativistic and Nonrelativistic Scalar Quantum Mechanics and Quantum Cosmology
得到了薛定谔方程和克莱因-戈登方程解的半经典近似精确的充要条件。结果表明，存在一个精确的半经典解的薛定谔方程确定半经典波函数和相互作用势唯一的边界条件的选择。这个结果也适用于Klein-Gordon方程。讨论了它对求解FRW标量场小超空间模型的Wheeler-DeWitt方程的意义。特别地，构造了无质量标量场和指数物质势情形下Wheeler-DeWitt方程的精确半经典解。分析了$λϕ^{2p}$形式的多项式物质势的精确半经典解的存在性。结果表明，当p=1，2，3时，不存在右向半经典解.本文还发展了一个与传统的$\hbar$和$M_p^{-1}$ -展开式完全不同的广义半经典微扰展开式。
1997-06-24 gr-qc hep-th quant-ph
Black hole inner horizon evaporation in semiclassical gravity
在这项工作中，我们分析了一个球对称的黑洞几何与内视界，即一个内部边界的捕获区域的量子场的反反应。我们从一个具有内部视界的黑洞背景开始，该视界在形成后保持静止。我们量子化一个无质量的标量场，并在Polyakov近似下计算其重整化的应力-能量张量。我们使用这个张量作为背景时空之上的扰动源。我们发现，通过霍金效应，内视界向外蒸发的速度比外视界向内蒸发的速度快得多。这表明了一个半经典自洽蒸发的修正图像，其中占主导地位的动力学效应来自内视界。我们还研究了类似于引力坍缩的背景上的反作用，即内视界向原点移动。在那里，我们发现，根据背景动力学的性质，视界相关的半经典效应可以成为主导和逆转的崩溃。
2021-04-07 gr-qc hep-th
Backreaction of fermionic perturbations in the Hamiltonian of hybrid loop quantum cosmology
我们讨论的自由度在混合回路量子宇宙学定义规范变量的物质内容，并调查这是否可以用来推导出一个量子场论具有良好的性能的物质部门。我们研究了一个原始的，暴胀的，宇宙学时空的非均匀扰动在最低的非平凡的顺序，并把我们的注意力集中在最小耦合狄拉克型费米子扰动的贡献。在混合量子化的框架内，我们分析了均匀背景和非均匀扰动的不同可能的分离，通过混合两个分离的扇区的正则变换。这些可能性提供了一系列湮灭和创生类费米子变量，它们中的每一个都对总哈密顿量有不同的相关贡献。在所有情况下，施加量子约束并引入玻恩-奥本海默近似，我们可以导出波函数的费米子部分的薛定谔方程。由此产生的演变原来是产生的，对于每个允许的变量选择，由一个版本的费米子贡献的哈密顿量，这是通过评估所有的依赖于齐次几何在量子期望值。这个方程包含一个项，它编码了费米微扰对均匀扇区量子动力学的反作用。我们通过解决相关的海森堡演化的费米子湮灭和创建运营商来分析这种反反应。然后，我们确定的条件，这些运营商的选择必须满足，以导致有限的反作用。最后，我们讨论了进一步的限制，这种选择，使费米子哈密顿决定薛定谔动力学是密集定义在福克空间。
2018-10-01 gr-qc
Cosmological backreaction
这项工作总结了一些试图解释的现象，暗能量作为一个有效的描述复杂的引力物理和适当的解释观察。宇宙学的逆反应已经被证明与观测（精确）宇宙学有关，然而迄今为止还没有令人信服的解释暗能量的逆反应。
2010-03-15 astro-ph.CO gr-qc
Hybrid quantum-classical simulations of semiclassical gravity
Instituto de Física Teórica UAM-CSIC, Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学-西班牙国家研究委员会理论物理研究所）；Departamento de Física Fundamental, Universidad de Salamanca（萨拉曼卡大学基础物理系）；Instituto Universitario de Física Fundamental y Matemáticas (IUFFyM), Universidad de Salamanca（萨拉曼卡大学基础物理与数学大学研究所）
本文提出一种量子-经典混合算法，用于模拟量子场论与经典场耦合的实时动力学，重点在于自洽估计 semiclassical 回应。通过空间时间离散化，构建迭代协议模拟量子场的 Trotter 化动力学，并通过投影测量估计量子期望值，求解经典场方程并反馈到量子模拟中。
2026-03-26 gr-qc hep-lat quant-ph
Gauge Fixing and the Semiclassical Interpretation of Quantum Cosmology
我们对量子宇宙学的半经典解释作了一个批判性的回顾，并强调没有必要认为只有当引力场是（半）经典的时候才会出现时间概念。我们表明，通常的结果的半经典解释，其推广称为玻恩-奥本海默方法的量子宇宙学，可以得到规范固定，在经典和量子水平。我们所说的“规范固定”是指时间坐标的一种特殊选择，它决定了出现在汉密尔顿方程中的任意拉格朗日乘子。在量子理论中，我们采用了（Klein-Gordon）内积的一个尝试性定义，它对于通过迭代过程得到的量子约束方程的解是正定的，该迭代过程对应于普朗克质量倒数的幂的弱耦合展开。我们的结论是，波函数应被解释为一个状态矢量的引力和物质的自由度，其中的动力学是相对于所选择的内积和时间变量酉。
2019-08-10 gr-qc hep-th quant-ph
Ultracompact horizonless objects in order-reduced semiclassical gravity
本文提出一种基于微分阶数约化的新型 RSET 近似，证明 Boulware 真空的负能量可生成超越 Buchdahl 极限的规则超紧致无视界恒星。
2024-04-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dark Energy from structure: a status report
在任何引力理论中，非均匀宇宙模型的有效演化都可以用空间平均变量来描述。在爱因斯坦的理论中，将注意力限制在标量变量上，这种演化可以通过一组有效体积标度因子的弗里德曼方程的解来建模，其中包含物质和反反应源项。后者可以用模拟暗能量的有效标量场（“变形子场”）来表示。目前的工作提供了一个概述的暗能量的辩论与不均匀性的影响，并制定战略，在理论和观测宇宙学的反反应效应的全面定量评估。我们回顾了描述相对论宇宙学中的反反应效应的基本步骤，这些步骤导致重新设置标准宇宙学方程，但也提出了一些与其观测解释有关的挑战和未解决的问题。这个主题目前的状态是中间的：我们有一个很好的定性的理解指向宇宙学的标准模型的全球不稳定性的反反应效应;精确的解决方案和微扰的结果建模这种不稳定性在于正确的部门来解释暗能量的不均匀性。公平地说，即使反反应效应的重要性没有一些研究人员预期的那么重要，和谐的高精度宇宙学、当前N体模拟的架构以及标准微扰方法都可能无法正确地描述晚期宇宙。
2007-12-03 astro-ph gr-qc hep-th
Negative Energy Cosmology and the Cosmological Constant
众所周知，弦论在反德西特空间上自然是紧化的，然而宇宙学观测并没有显示出在早期宇宙演化中存在负宇宙学常数的证据。在这封信中，我们提出了两个简单的非局部修改的标准弗里德曼宇宙学，可以导致观测可行的宇宙学与初始（负）宇宙学常数。我们包括的非定域算子是量子宇宙学反作用的玩具模型。在模型I中，初始准周期振荡时期之后是暴胀和后期物质时代，代表暗物质候选者。模型II中的反作用迅速补偿了负宇宙学项，使得里奇曲率标量迅速接近零，宇宙最终进入了晚期辐射时代。
2011-04-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Semiclassical Limit of Loop Quantum Cosmology
讨论了各向同性、空间平坦圈量子宇宙学的连续极限和半经典极限，重点讨论了Barbero-Immirzi参数γ在控制时空离散性中所起的作用。这样，标准量子宇宙学被证明是圈量子宇宙学的同时极限γ \to 0，j \to \infty.这里，j是体积本征值的标号，并且同时极限在技术上与量子力学中角动量的经典极限\hbar \to 0，1 \to \infty相同。在量子几何的完整理论的动力学水平的半经典状态的可能的教训被提及。
2001-05-29 gr-qc
Semiclassical multi-mode squeezed states in harmonic cosmology
İzmir Institute of Technology（伊兹密尔理工学院）
该研究在谐振宇宙学框架下构造多模压缩态，发现多模压缩真空态在大模数下体积涨落可任意小，从而呈现半经典行为，为理解反弹宇宙和经典宇宙涌现提供新视角。
2026-11-03 gr-qc hep-th
Semiclassical cosmology with polymer matter
在圈量子宇宙学中，聚合物量子化应用于引力，薛定谔量子化应用于物质。这种方法忽略了来自物质的聚合物量子化的有趣的宇宙动力学。我们在半经典宇宙学中用标量场和无压尘埃证明了这一点：引力保持经典，尘埃用于固定时间规范，聚合物量子化效应在标量场中被隔离。由此产生的动力学显示了一个暴胀时期，无论有没有标量势，以及经典宇宙在晚期的出现。由于引力没有量子化，宇宙学奇点没有解决，但我们的研究结果表明，聚合物量子化的引力和物质是重要的一个完整的图片。
2017-05-01 gr-qc hep-th
Coarse-Grained Effective Action and Renormalization Group Theory in Semiclassical Gravity and Cosmology
在这份报告中，我们介绍了基本技术（封闭时间路径-粗粒有效作用CTP-CGEA）和思想（缩放，粗粒化和反向反应）背后的量子过程的处理动力学背景时空和领域。我们展示了它们是如何有用的重整化群（RG）理论的建设，研究这些非平衡过程，并讨论了根本问题。例子来自于暴胀宇宙中的量子场过程、半经典宇宙学和随机引力。在第一部分中，我们展示了如何永恒的通货膨胀可以被视为静态的临界现象，而“慢卷”或幂律通货膨胀可以被视为动态的临界现象。在第二部分中，我们介绍了开放系统中的关键概念，并讨论了粗粒化和逆反应的关系。在第三部分中，我们提出了CTP-CGEA。我们进行微扰和非微扰的评价，并展示如何推导RG方程。在第四部分中，我们利用RG方程导出了随机半经典引力中的Einstein-Langevin方程。最后，我们讨论了为什么RG方程的随机成分是预期的非平衡过程
2001-02-27 gr-qc hep-ph hep-th
Semiclassical Mixmaster Universe
在哈密顿形式下半经典研究了Mixmaster宇宙学与标量场的耦合，发现有效宇宙学在膨胀前经历多次小反弹，各向异性在反弹时先升后降，且有效系统中的混沌程度较经典情况有所减弱。
2025-04-04 gr-qc hep-th quant-ph
Late-time correlators in semiclassical particle-black hole scattering
本文分析了极端黑洞与低能中性物质散射的量子修正几何和辐射。我们指出视界内的局部观测量的关联函数与真空中的相同。在视界外，晚期的关联函数比忽略反作用的（热）情况下的大得多。这表明修正后的霍金辐射可以与么正性相容。
2003-05-15 gr-qc hep-th
Quantum Backreaction in Effective Brans-Dicke Bianchi I Cosmology
Universidad Autonoma de Chihuahua（奇瓦瓦自治大学）；Universidad Autonoma Metropolitana- Cuajimalpa（墨西哥自治大学-夸希马尔帕分校）；Universidad Autonoma Metropolitana- Iztapalapa（墨西哥自治大学-伊斯塔帕拉帕分校）
研究布兰-迪克框架下I型宇宙模型的有效量子演化，通过包含期望值、量子色散和不同自由度间交叉相关项的有效哈密顿量方法，发现交叉相关项对物理一致的动力学至关重要，能抑制奇点并增强能量密度峰值，同时影响宇宙学动态。
2026-04-03 gr-qc
Linear Response Analysis of the Semiclassical Approximation to Spin 1/2 Quantum Electrodynamics in 1+1 Dimensions
本文通过线性响应分析研究了1+1维量子电动力学半经典近似的有效性，考察了量子涨落的影响，并比较了线性响应方程的精确解与早期近似解以验证先前猜想。
2025-05-01 gr-qc hep-th
Chaos and Semiclassical Limit in Quantum Cosmology
本文提出了一个与大质量标量场共形耦合的Friedmann-Robertson-Walker宇宙学模型，其中WKB近似不能再现大宇宙Wheeler-DeWitt方程的精确解. WKB近似的崩溃遵循与混沌系统的半经典物理相同的模式，并且它与波函数中小尺度结构的发展有关。这一结果对量子宇宙学的“WKB解释”提出了质疑。
1994-11-16 gr-qc
Creation of unstable particles and decoherence in semiclassical cosmology
我们考虑一个简单的宇宙学模型，以显示的重要性，不稳定的粒子创建的有效性的半经典近似。利用被操纵的希尔伯特空间的数学结构，我们表明，粒子的创建是种子的退相干，使量子到经典的过渡。
1999-05-26 gr-qc
Inflationary quantum dynamics and backreaction using a classical-quantum correspondence
我们使用最近引入的经典-量子对应来研究暴胀动力学，以研究量子力学自由度对经典背景的逆反应。特别是使用耦合爱因斯坦-克莱因-戈登系统，一个近似，以及在非常早期的通货膨胀时代时，模式是非常深的哈勃视界内，我们表明，量子场的模式的反作用将重整化哈勃参数，只有当模式的波长长于一些阈值普朗克长度尺度。否则，这种模式将破坏通胀时代的稳定。我们还提出了一个近似的解析解，支持这种短波长阈值的存在，并比较经典量子对应的结果与传统的微扰迭代方法在半经典引力。
2021-11-12 gr-qc
Semiclassical states for quantum cosmology
在基于度规变量的哈密顿量子化中，我们给出了构造均匀各向同性宇宙学模型的半经典物质几何态的一种方法。这些“集体”状态是在非常规的“聚合物”量子化中基本激发的无限线性组合。它们满足一些半经典性质的特性，例如在经典相空间构型上的峰值。我们描述了如何使用这些状态来确定经典演化方程的量子修正，并通过向后时间演化计算宇宙的初始状态。
2006-07-23 gr-qc
