Петлевая квантовая космология

Петлевая квантовая космология (LQC) ^[1]^[2]^[3]^[4]^[5] — это конечная , уменьшенная по симметрии модель петлевой квантовой гравитации ( LQG ), которая предсказывает «квантовый мост» между сжимающимися и расширяющимися космологическими ветвями.

Отличительной особенностью LQC является выдающаяся роль квантово-геометрических эффектов петлевой квантовой гравитации (LQG). В частности, квантовая геометрия создает совершенно новую силу отталкивания, которая совершенно незначительна при низкой кривизне пространства-времени, но очень быстро возрастает в режиме Планка , подавляя классическое гравитационное притяжение и тем самым разрешая особенности общей теории относительности . Как только сингулярности решены, концептуальная парадигма космологии меняется, и приходится пересматривать многие стандартные проблемы — например, « проблему горизонта » — с новой точки зрения.

Поскольку ЛКГ основана на конкретной квантовой теории римановой геометрии , ^[6]^[7] геометрические наблюдаемые демонстрируют фундаментальную дискретность, которая играет ключевую роль в квантовой динамике : хотя предсказания LQC очень близки к предсказаниям квантовой геометродинамики (КГД) вдали от режима Планка , возникает разительная разница, когда плотности и кривизны входят в шкалу Планка . В LQC Большой взрыв заменен квантовым отскоком .

Исследование LQC привело ко многим успехам, включая появление возможного механизма космической инфляции , разрешение гравитационных сингулярностей , а также разработку эффективных квазиклассических гамильтонианов .

Это подполе возникло в 1999 году Мартином Бойовалдом и получило дальнейшее развитие, в частности, Абхаем Аштекаром и Ежи Левандовски , а также Томашем Павловским и Парампритом Сингхом и др. В конце 2012 года LQC представлял собой очень активную область физики : в литературе было опубликовано около трехсот статей по этой теме. Недавно была также опубликована работа Карло Ровелли и др. о связи LQC с космологией пенопласта .

Однако на результаты, полученные в LQC, распространяется обычное ограничение: усеченная классическая теория, а затем квантованная, может не отображать истинное поведение полной теории из-за искусственного подавления степеней свободы, которые могут иметь большие квантовые флуктуации в полной теории. . Утверждалось, что избежание сингулярностей в LQC осуществляется с помощью механизмов, доступных только в этих ограничительных моделях, и что избежание сингулярностей в полной теории все еще может быть достигнуто, но с помощью более тонкой особенности LQG. ^[8]^[9]

Большой отскок в петле квантовой космологии

Благодаря квантовой геометрии Большой взрыв заменяется большим отскоком без каких-либо предположений о содержании материи или какой-либо точной настройки. Важной особенностью петлевой квантовой космологии является эффективное пространственно-временное описание лежащей в основе квантовой эволюции. ^[10] Подход эффективной динамики широко использовался в петлевой квантовой космологии для описания физики в масштабе Планка и очень ранней Вселенной. Строгое численное моделирование подтвердило обоснованность эффективной динамики, которая обеспечивает превосходное приближение к квантовой динамике полного цикла. ^[10] Было показано, что только когда состояния имеют очень большие квантовые флуктуации в поздние моменты времени, что означает, что они не приводят к макроскопическим вселенным, как описано в общей теории относительности, эффективная динамика имеет отклонения от квантовой динамики вблизи отскока и последующей эволюции. . В таком случае эффективная динамика переоценивает плотность при отскоке, но все же очень хорошо отражает качественные аспекты. ^[10]

Масштабно-инвариантная петлевая квантовая космология

Если основная геометрия пространства-времени с материей имеет масштабную инвариантность , которая была предложена для решения проблемы времени , двусмысленность Иммирзи ^[11] и проблема иерархии фундаментальных связей, ^[12] тогда результирующая петлевая квантовая геометрия не имеет определенных дискретных пробелов или минимального размера. ^[13]^[14] Следовательно, в масштабно-инвариантном LQC показано, что Большой взрыв не заменяется квантовым отскоком. ^[13]

См. также

Big Bounce – Модель происхождения Вселенной
Петлевая квантовая гравитация - Теория квантовой гравитации, объединение квантовой механики и общей теории относительности.
Циклическая модель - космологические модели, включающие неопределенные самоподдерживающиеся циклы.
Каноническая квантовая гравитация
Дилатон

Ссылки

^ Агулло, Иван; Сингх, Парамприт (2016). «[1612.01236] Петлевая квантовая космология: краткий обзор». arXiv : 1612.01236 [ gr-qc ].
^ Бойовальд, Мартин (2020). «Критическая оценка общих утверждений петлевой квантовой космологии» . Вселенная . 6 (3): 36. arXiv : 2002.05703 . Бибкод : 2020Унив....6...36Б . дои : 10.3390/universe6030036 .
^ Уилсон-Юинг, Эдвард (2017). «Петля тестирования квантовой космологии». Comptes Rendus Physique . 18 (3–4): 207–225. arXiv : 1612.04551 . Бибкод : 2017CRPhy..18..207W . дои : 10.1016/j.crhy.2017.02.004 . S2CID 119261924 .
^ Струйве, Уорд (2017). «Петлевая квантовая космология и особенности» . Научные отчеты . 7 (1): 8161. arXiv : 1703.10274 . Бибкод : 2017НатСР...7.8161С . дои : 10.1038/s41598-017-06616-y . ПМЦ 5557943 . ПМИД 28811562 . S2CID 3318033 .
^ Бойовальд, Мартин (2019). «Эффективная теория поля петлевой квантовой космологии» . Вселенная . 5 (2): 44. arXiv : 1906.01501 . Бибкод : 2019Унив....5...44Б . дои : 10.3390/universe5020044 .
^ Аштекар, Абхай (2009). «Петлевая квантовая космология: обзор». Генерал Отл. Грав . 41 (4): 707–741. arXiv : 0812.0177 . Бибкод : 2009GReGr..41..707A . дои : 10.1007/s10714-009-0763-4 . S2CID 115155250 .
^ Бойовальд, Мартин (2005). «Петлевая квантовая космология» . Живые обзоры в теории относительности . 8 (1): 2. arXiv : gr-qc/0502091 . Бибкод : 2005LRR.....8....2A . дои : 10.12942/lrr-2005-2 . ПМЦ 5253932 . ПМИД 28163646 .
^ О (космологическом) предотвращении сингулярностей в петлевой квантовой гравитации , Йоханнес Бруннеманн, Томас Тиманн, Класс. Квантовая гравитация. 23 (2006), стр. 1395–1428.
^ Неограниченность триады - подобные операторы в петлевой квантовой гравитации , Йоханнес Бруннеманн, Томас Тиманн, Класс. Квантовая гравитация. 23 (2006) 1429–1484.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Парамприт, Сингх (2014). «Петлевая квантовая космология и судьба космологических сингулярностей» (PDF) . Бюллетень Астрономического общества Индии . 42 : 121, 124. arXiv : 1509.09182 . Бибкод : 2014BASI...42..121S . Проверено 3 декабря 2017 г.
^ Верагут, Оливье Дж.; Ван, Чарльз Х.-Т. (05.10.2017). «Параметр Иммирзи без неоднозначности Иммирзи: конформное петлевое квантование скалярно-тензорной гравитации» . Физический обзор D . 96 (8): 084011. arXiv : 1705.09141 . Бибкод : 2017ФРвД..96х4011В . doi : 10.1103/PhysRevD.96.084011 . hdl : 2164/9414 . S2CID 35110634 .
^ Шапошников Михаил; Шкерин, Андрей (03.10.2018). «Гравитация, масштабная инвариантность и проблема иерархии» . Журнал физики высоких энергий . 2018 (10): 24. arXiv : 1804.06376 . Бибкод : 2018JHEP...10..024S . дои : 10.1007/JHEP10(2018)024 . ISSN 1029-8479 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Ван, Чарльз; Станкевич, Марцин (10 января 2020 г.). «Квантование времени и большой взрыв посредством масштабно-инвариантной петлевой гравитации» . Буквы по физике Б. 800 : 135106. arXiv : 1910.03300 . Бибкод : 2020PhLB..80035106W . дои : 10.1016/j.physletb.2019.135106 . ISSN 0370-2693 .
^ Ван, Чарльз Х.-Т.; Родригес, Даниэль П.Ф. (28 декабря 2018 г.). «Закрытие пробелов в квантовом пространстве и времени: конформно дополненная калибровочная структура гравитации» . Физический обзор D . 98 (12): 124041. arXiv : 1810.01232 . Бибкод : 2018PhRvD..98l4041W . дои : 10.1103/PhysRevD.98.124041 . hdl : 2164/11713 . S2CID 118961037 .

Внешние ссылки

[url[1612.01236]_Loop_Quantum_Cosmology:_A_brief_review-1] Агулло, Иван; Сингх, Парамприт (2016). «[1612.01236] Петлевая квантовая космология: краткий обзор». arXiv : 1612.01236 [ gr-qc ].

[url[2002.05703]_Critical_evaluation_of_common_claims_in_loop_quantum_cosmology-2] Бойовальд, Мартин (2020). «Критическая оценка общих утверждений петлевой квантовой космологии» . Вселенная . 6 (3): 36. arXiv : 2002.05703 . Бибкод : 2020Унив....6...36Б . дои : 10.3390/universe6030036 .

[url[1612.04551]_Testing_loop_quantum_cosmology-3] Уилсон-Юинг, Эдвард (2017). «Петля тестирования квантовой космологии». Comptes Rendus Physique . 18 (3–4): 207–225. arXiv : 1612.04551 . Бибкод : 2017CRPhy..18..207W . дои : 10.1016/j.crhy.2017.02.004 . S2CID 119261924 .

[url[1703.10274]_Loop_quantum_cosmology_and_singularities-4] Струйве, Уорд (2017). «Петлевая квантовая космология и особенности» . Научные отчеты . 7 (1): 8161. arXiv : 1703.10274 . Бибкод : 2017НатСР...7.8161С . дои : 10.1038/s41598-017-06616-y . ПМЦ 5557943 . ПМИД 28811562 . S2CID 3318033 .

[url[1906.01501]_Effective_Field_Theory_of_Loop_Quantum_Cosmology-5] Бойовальд, Мартин (2019). «Эффективная теория поля петлевой квантовой космологии» . Вселенная . 5 (2): 44. arXiv : 1906.01501 . Бибкод : 2019Унив....5...44Б . дои : 10.3390/universe5020044 .

[6] Аштекар, Абхай (2009). «Петлевая квантовая космология: обзор». Генерал Отл. Грав . 41 (4): 707–741. arXiv : 0812.0177 . Бибкод : 2009GReGr..41..707A . дои : 10.1007/s10714-009-0763-4 . S2CID 115155250 .

[MartinLQC-7] Бойовальд, Мартин (2005). «Петлевая квантовая космология» . Живые обзоры в теории относительности . 8 (1): 2. arXiv : gr-qc/0502091 . Бибкод : 2005LRR.....8....2A . дои : 10.12942/lrr-2005-2 . ПМЦ 5253932 . ПМИД 28163646 .

[8] О (космологическом) предотвращении сингулярностей в петлевой квантовой гравитации , Йоханнес Бруннеманн, Томас Тиманн, Класс. Квантовая гравитация. 23 (2006), стр. 1395–1428.

[9] Неограниченность триады - подобные операторы в петлевой квантовой гравитации , Йоханнес Бруннеманн, Томас Тиманн, Класс. Квантовая гравитация. 23 (2006) 1429–1484.

[PSLoopQuantumCosmology-10] Перейти обратно: ^а ^б ^с Парамприт, Сингх (2014). «Петлевая квантовая космология и судьба космологических сингулярностей» (PDF) . Бюллетень Астрономического общества Индии . 42 : 121, 124. arXiv : 1509.09182 . Бибкод : 2014BASI...42..121S . Проверено 3 декабря 2017 г.

[11] Верагут, Оливье Дж.; Ван, Чарльз Х.-Т. (05.10.2017). «Параметр Иммирзи без неоднозначности Иммирзи: конформное петлевое квантование скалярно-тензорной гравитации» . Физический обзор D . 96 (8): 084011. arXiv : 1705.09141 . Бибкод : 2017ФРвД..96х4011В . doi : 10.1103/PhysRevD.96.084011 . hdl : 2164/9414 . S2CID 35110634 .

[12] Шапошников Михаил; Шкерин, Андрей (03.10.2018). «Гравитация, масштабная инвариантность и проблема иерархии» . Журнал физики высоких энергий . 2018 (10): 24. arXiv : 1804.06376 . Бибкод : 2018JHEP...10..024S . дои : 10.1007/JHEP10(2018)024 . ISSN 1029-8479 .

[:0-13] Перейти обратно: ^а ^б Ван, Чарльз; Станкевич, Марцин (10 января 2020 г.). «Квантование времени и большой взрыв посредством масштабно-инвариантной петлевой гравитации» . Буквы по физике Б. 800 : 135106. arXiv : 1910.03300 . Бибкод : 2020PhLB..80035106W . дои : 10.1016/j.physletb.2019.135106 . ISSN 0370-2693 .

[14] Ван, Чарльз Х.-Т.; Родригес, Даниэль П.Ф. (28 декабря 2018 г.). «Закрытие пробелов в квантовом пространстве и времени: конформно дополненная калибровочная структура гравитации» . Физический обзор D . 98 (12): 124041. arXiv : 1810.01232 . Бибкод : 2018PhRvD..98l4041W . дои : 10.1103/PhysRevD.98.124041 . hdl : 2164/11713 . S2CID 118961037 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]