Динамика формы - Shape dynamics

За пределами стандартной модели
CMS Higgs-event.jpg
Смоделированный Большой адронный коллайдер CMS данные детектора частиц, изображающие бозон Хиггса образуются сталкивающимися протонами, распадающимися на адронные струи и электроны
Стандартная модель

В теоретическая физика, динамика формы это теория сила тяжести что реализует Принцип маха, разработанные с конкретной целью избежать проблема времени и тем самым открывают новый путь к разрешению несовместимости между общая теория относительности и квантовая механика.

Динамика формы динамически эквивалентна канонической формулировке общей теории относительности, известной как Формализм ADM. Динамика формы не формулируется как реализация пространство-время инвариантность к диффеоморфизму, но как реализация пространственного реляционализм на основе пространственных диффеоморфизмов и пространственных Симметрия Вейля.[1] Важным следствием динамики формы является отсутствие проблемы времени в каноническая квантовая гравитация.[2] Замена пространственно-временной картины картиной эволюции пространственного конформная геометрия открывает двери для ряда новых подходов к квантовая гравитация.[3]

Важное развитие этой теории было внесено в 2010 году Энрике Гомесом, Шоном Грибом и Тимом Козловски, основанным на подходе, инициированном Джулиан Барбур.

Фон

Принцип маха был важным источником вдохновения для создания общая теория относительности, но физическая интерпретация формулировки Эйнштейна общей теории относительности по-прежнему требует внешних часов и стержней и, следовательно, не может быть явно относительной.[4] Принцип Маха был бы полностью реализован, если бы предсказания общей теории относительности не зависели от выбора часов и стержней. Barbour и Бертотти предположил, что Принцип Якоби и механизм, который они назвали «наилучшим соответствием», были принципами построения полностью махистской теории.[5] Барбур реализовал эти принципы в сотрудничестве с Найл О Мурчадха, Эдвардом Андерсоном, Бренданом Фостером и Брайаном Келлехером, чтобы получить Формализм ADM в датчике постоянной средней кривизны.[6] Это не реализовало принцип Маха, потому что предсказания общей теории относительности в датчике постоянной средней кривизны зависят от выбора часов и стержней. Принцип Маха был успешно реализован в 2010 году Энрике Гомешем, Шоном Грибом и Тимом Козловски.[7] который опирался на работы Барбура и его сотрудников, чтобы описать гравитацию полностью относительным образом как эволюцию конформной геометрии пространства.[8]

Связь с общей теорией относительности

Динамика формы обладает той же динамикой, что и общая теория относительности, но имеет другие калибровочные орбиты.[9] Связь между общей теорией относительности и динамикой формы может быть установлена ​​с использованием формализма ADM следующим образом: динамика формы может быть калибровочно зафиксирована таким образом, чтобы ее задача начального значения и ее уравнения движения совпадали с задачей начального значения и уравнениями движения формализма ADM в калибровке постоянной средней внешней кривизны. Эта эквивалентность гарантирует, что классическая динамика формы и классическая общая теория относительности локально неразличимы. Однако есть возможность глобальных различий.[10][11][12][13]

Проблема времени в динамике формы

Формулировка гравитации в виде динамики формы обладает физическим гамильтонианом, который порождает эволюцию пространственной конформной геометрии. Это распутывает проблема времени в квантовой гравитации: калибровочная проблема (выбор слоения в описании пространства-времени) заменяется проблемой поиска пространственных конформных геометрий, в результате чего эволюция сравнима с системой с гамильтонианом, зависящим от времени.[14] Проблему времени предлагается полностью решить, ограничившись «объективными наблюдаемыми», то есть теми наблюдаемыми, которые не зависят от каких-либо внешних часов или стержней.[15]

Стрела времени в динамике формы

Недавние работы Джулиана Барбура, Тима Кословски и Флавио Меркати[16] демонстрирует, что Shape Dynamics обладает физической стрелой времени, обусловленной ростом сложности и динамическим хранением локально доступных записей прошлого. Это свойство динамического закона и не требует каких-либо специальных начальных условий.

дальнейшее чтение

  • Меркати, Флавио (2014). «Учебник по динамике формы». arXiv:1409.0105.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Принцип маха
  • Квантовая динамика формы

Рекомендации

  1. ^ Барбур, Джулиан (2012). «Гравитация как динамика формы маха» (PDF). fqxi talk.
  2. ^ Koslowski, Тим. "Домашняя страница Тима Козловски". Получено 2012-11-18.
  3. ^ Козловский, Тим (2013). «Динамика формы и эффективная теория поля». Международный журнал современной физики A. 28: 1330017. arXiv:1305.1487. Bibcode:2013IJMPA..2830017K. Дои:10.1142 / S0217751X13300172.
  4. ^ Мерали, Зея (2012). «Неужели величайшая работа Эйнштейна неверна - потому что он не зашел слишком далеко»?. Откройте для себя журнал. Получено 2012-04-10.
  5. ^ Барбур, Джулиан; Бертотти, Бруно (1982). «Принцип Маха и структура динамических теорий» (PDF). Труды Королевского общества А. 382: 295–306. Bibcode:1982RSPSA.382..295B. Дои:10.1098 / rspa.1982.0102.
  6. ^ Андерсон, Эдвард; Барбур, Джулиан; Фостер, Брендан; Келлехер, Брайан; Ó Мурчадха, Найл (2005). «Физические гравитационные степени свободы». Классическая и квантовая гравитация. 22: 1795–1802. arXiv:gr-qc / 0407104. Bibcode:2005CQGra..22.1795A. Дои:10.1088/0264-9381/22/9/020.
  7. ^ Гомеш, Энрике; Гриб, Шон; Козловски, Тим (2010). «Гравитация Эйнштейна как трехмерная конформно инвариантная теория». Классическая и квантовая гравитация. 28: 045005. arXiv:1010.2481. Bibcode:2011CQGra..28d5005G. Дои:10.1088/0264-9381/28/4/045005.
  8. ^ Институт периметра (2011). "Что, если размер действительно не имеет значения?". годовой отчет 2011.
  9. ^ Гомеш, Энрике; Козловски, Тим (2012). «Связь между общей теорией относительности и динамикой формы». Классическая и квантовая гравитация. 29 (7): 075009. arXiv:1101.5974. Bibcode:2012CQGra..29g5009G. Дои:10.1088/0264-9381/29/7/075009.
  10. ^ Гомеш, Энрике; Козловски, Тим (2012). «Часто задаваемые вопросы о Shape Dynamicss». Основы физики. 43: 1428–1458. arXiv:1211.5878. Bibcode:2013FoPh ... 43.1428G. Дои:10.1007 / s10701-013-9754-0.
  11. ^ Гомеш, Энрике (2014). "Теорема Биркгофа для динамики формы". Классическая и квантовая гравитация. 31 (8): 085008. arXiv:1305.0310. Bibcode:2014CQGra..31h5008G. Дои:10.1088/0264-9381/31/8/085008.
  12. ^ Гомеш, Энрике; Герцег, Габриэль (2014). «Решение вращающейся черной дыры для динамики формы». Классическая и квантовая гравитация. 31 (17): 175014. arXiv:1310.6095. Bibcode:2014CQGra..31q5014G. Дои:10.1088/0264-9381/31/17/175014.
  13. ^ Герцег, Габриэль (2015). «Горизонты четности, черные дыры и защита хронологии в динамике формы». Классическая и квантовая гравитация. 33: 225002. arXiv:1508.06704. Bibcode:2016CQGra..33v5002H. Дои:10.1088/0264-9381/33/22/225002.
  14. ^ Козловски, Тим (2012). «Наблюдаемая эквивалентность общей теории относительности и динамики формы». arXiv:1203.6688.
  15. ^ Барбур, Джулиан; Козловски, Тим; Меркати, Флавио (2013). «Решение проблемы времени в Shape Dynamics». Классическая и квантовая гравитация. 31: 155001. arXiv:1302.6264. Bibcode:2014CQGra..31o5001B. Дои:10.1088/0264-9381/31/15/155001.
  16. ^ Барбур, Джулиан; Козловски, Тим; Меркати, Флавио (2014). «Идентификация гравитационной стрелы времени». Phys. Rev. Lett. 113 (18): 181101. arXiv:1409.0917. Bibcode:2014ПхРвЛ.113р1101Б. Дои:10.1103 / PhysRevLett.113.181101. PMID  25396357.