Пейзаж теории струн - String theory landscape

В теория струн пейзаж или пейзаж вакуума относится к совокупности возможных ложный вакуум в теория струн,^[1] вместе они составляют коллективный "ландшафт" выбора параметров, управляющих компактификациями.

Термин «пейзаж» происходит от понятия фитнес-ландшафт в эволюционная биология.^{[нужна цитата ]} Впервые он был применен к космологии Ли Смолин в его книге Жизнь Космоса (1997), и впервые был использован в контексте теории струн Леонард Сасскинд.^[2]

Компактифицированные многообразия Калаби – Яу.

В теории струн считается, что количество потоковых вакуумов не менее ${ displaystyle 10 ^ {272,000}}$ .^[3] Большое количество возможностей возникает из выбора Многообразия Калаби – Яу. и выбор обобщенных магнитные потоки по разным гомология циклы, найденные в F-теория.

Если в пространстве вакуума нет структуры, проблема поиска структуры с достаточно малой космологической постоянной будет НП завершена.^[4] Это версия проблема суммы подмножества.

Возможный механизм стабилизации вакуума в теории струн, ныне известный как Механизм KKLT, был предложен в 2003 г. Шамит Качру, Рената Каллош, Андрей Линде, и Сандип Триведи.^[5]

Тонкая настройка по антропному принципу

Тонкая настройка констант, таких как космологическая постоянная или бозон Хиггса Обычно предполагается, что масса возникает по точным физическим причинам, а не по случайному выбору конкретных значений. То есть эти значения должны однозначно согласовываться с основными физическими законами.

Количество теоретически допустимых конфигураций подсказало предложения^{[согласно кому? ]} что это не так, и что физически реализовано множество различных вакуума.^[6] В антропный принцип предполагает, что фундаментальные константы могут иметь те значения, которые у них есть, потому что такие значения необходимы для жизни (и, следовательно, разумных наблюдателей для измерения констант). В антропный пейзаж таким образом относится к совокупности тех частей ландшафта, которые подходят для поддержания разумной жизни.

Чтобы реализовать эту идею в конкретной физической теории, необходимо^{[Зачем? ]} постулировать мультивселенная в котором фундаментальные физические параметры могут принимать разные значения. Это было реализовано в контексте вечная инфляция.

Модель Вайнберга

В 1987 г. Стивен Вайнберг предположил, что наблюдаемое значение космологическая постоянная был настолько мал, потому что во Вселенной с гораздо большей космологической постоянной невозможно существование жизни.^[7]

Вайнберг попытался предсказать величину космологической постоянной на основе вероятностных аргументов. Другие попытки^{[который? ]} были применены аналогичные рассуждения к моделям физики элементарных частиц.^[8]

Такие попытки основаны на общих представлениях Байесовская вероятность; интерпретация вероятности в контексте, где можно нарисовать только одну образец из распространение проблематично в частотная вероятность но не в байесовской вероятности, которая не определяется в терминах частоты повторяющихся событий.

В таких рамках вероятность ${ Displaystyle P (x)}$ соблюдения некоторых фундаментальных параметров ${ displaystyle x}$ дан кем-то,

{ Displaystyle P (x) = P _ { mathrm {Prior}} (x) times P _ { mathrm {selection}} (x),}

где ${ Displaystyle P _ { mathrm {Prior}}}$ - априорная вероятность из фундаментальной теории параметров ${ displaystyle x}$ и ${ displaystyle P _ { mathrm {selection}}}$ - это «функция антропного отбора», определяемая количеством «наблюдателей», которые могут появиться во Вселенной с параметрами ${ displaystyle x}$ .^{[нужна цитата ]}

Эти вероятностные аргументы - наиболее противоречивый аспект ландшафта. Техническая критика этих предложений указывает на то, что:^{[нужна цитата ]}^{[год нужен ]}

Функция ${ Displaystyle P _ { mathrm {Prior}}}$ полностью неизвестен в теории струн и может быть невозможно определить или интерпретировать каким-либо разумным вероятностным способом.
Функция ${ displaystyle P _ { mathrm {selection}}}$ полностью неизвестно, так как очень мало известно о происхождении жизни. Упрощенные критерии (например, количество галактик) должны использоваться в качестве прокси для количества наблюдателей. Более того, возможно, никогда не удастся вычислить его для параметров, радикально отличающихся от параметров наблюдаемой Вселенной.

Упрощенные подходы

Тегмарк и другие. недавно рассмотрели эти возражения и предложили упрощенный антропный сценарий для аксион темная материя в котором они утверждают, что первые две из этих проблем неприменимы.^[9]

Виленкин и его сотрудники предложили последовательный способ определения вероятностей для данного вакуума.^[10]

Проблема со многими упрощенными подходами.^{[кто? ]} пытались, состоит в том, что они «предсказывают» космологическую постоянную, которая слишком велика на 10–1000 порядков величины (в зависимости от предположений) и, следовательно, предполагают, что космическое ускорение должно быть намного более быстрым, чем наблюдается.^[11]^[12]^[13]

Интерпретация

Мало кто оспаривает большое количество метастабильных вакуумов.^{[нужна цитата ]} Однако существование, значение и научная значимость антропного ландшафта остаются спорными.^{[требуется дальнейшее объяснение ]}

Проблема космологической постоянной

Андрей Линде, Сэр Мартин Рис и Леонард Сасскинд защищать это как решение космологическая постоянная проблема.^{[нужна цитата ]}

Научная актуальность

Дэвид Гросс предлагает^{[нужна цитата ]} что эта идея по своей сути ненаучна, необоснованна или преждевременна. Известная дискуссия об антропном ландшафте теории струн - это Смолин – Сасскинд дебаты о достоинствах пейзажа.

Смотрите также

Дополнительные размеры

использованная литература

^ Число метастабильных вакуумов точно не известно, но обычно цитируемые оценки порядка 10⁵⁰⁰. Увидеть М. Дуглас, "Статистика вакуума теории струн / М", JHEP 0305, 46 (2003). arXiv:hep-th / 0303194; С. Ашок и М. Дуглас, "Подсчет вакуума потока", JHEP 0401, 060 (2004).
^ Л. Смолин, «Развилась ли Вселенная?», Классическая и квантовая гравитация 9С. 173–191 (1992). Л. Смолин, Жизнь Космоса (Оксфорд, 1997 г.)
^ Тейлор, Вашингтон; Ван, И-Нан (2015). «Геометрия F-теории с наибольшим потоком вакуума». Журнал физики высоких энергий. 2015 (12): 164. arXiv:1511.03209. Bibcode:2015JHEP ... 12..164 т. Дои:10.1007 / JHEP12 (2015) 164. S2CID 41149049.
^ Фредерик Денеф; Дуглас, Майкл Р. (2007). «Вычислительная сложность ландшафта». Анналы физики. 322 (5): 1096–1142. arXiv:hep-th / 0602072. Bibcode:2007AnPhy.322.1096D. Дои:10.1016 / j.aop.2006.07.013. S2CID 281586.
^ Качру, Шамит; Каллош, Рената; Линде, Андрей; Триведи, Сандип П. (2003). "де Ситтер Вакуа в теории струн". Физический обзор D. 68 (4): 046005. arXiv:hep-th / 0301240. Bibcode:2003ПхРвД..68д6005К. Дои:10.1103 / PhysRevD.68.046005. S2CID 119482182.
^ Л. Сасскинд, «Антропный ландшафт теории струн», arXiv:hep-th / 0302219.
^ С. Вайнберг, «Антропная оценка космологической постоянной», Phys. Rev. Lett. 59, 2607 (1987).
^ С. М. Кэрролл, "Естественна ли наша Вселенная?" (2005) arXiv:hep-th / 0512148 рассматривает ряд предложений в препринтах от 2004-2005 гг.
^ М. Тегмарк, А. Агирре, М. Рис и Ф. Вильчек, «Безразмерные константы, космология и другие темные вопросы», arXiv:astro-ph / 0511774. Ф. Вильчек, «Просвещение, знание, невежество, искушение», arXiv:hep-ph / 0512187. Также обсуждение на [1].
^ Увидеть, например Александр Виленкин (2007). «Мера мультивселенной». Журнал физики A: математический и теоретический. 40 (25): 6777–6785. arXiv:hep-th / 0609193. Bibcode:2007JPhA ... 40,6777В. Дои:10.1088 / 1751-8113 / 40/25 / S22. S2CID 119390736.
^ Авраам Леб (2006). «Наблюдательный тест на антропное происхождение космологической постоянной». Журнал космологии и физики астрономических частиц. 0605 (5): 009. arXiv:Astro-ph / 0604242. Bibcode:2006JCAP ... 05..009L. Дои:10.1088/1475-7516/2006/05/009. S2CID 39340203.
^ Жауме Гаррига и Александр Виленкин (2006). «Антропное предсказание Лямбды и катастрофы Q». Прог. Теор. Phys. Suppl. 163: 245–57. arXiv:hep-th / 0508005. Bibcode:2006PThPS.163..245G. Дои:10.1143 / PTPS.163.245. S2CID 118936307.
^ Делия Шварц-Перлов и Александр Виленкин (2006). «Вероятности в мультивселенной Буссо-Польчинского». Журнал космологии и физики астрономических частиц. 0606 (6): 010. arXiv:hep-th / 0601162. Bibcode:2006JCAP ... 06..010S. Дои:10.1088/1475-7516/2006/06/010. S2CID 119337679.
^ Л. Сасскинд, Космический пейзаж: теория струн и иллюзия разумного замысла (Литтл, Браун, 2005). М. Дж. Рис, Всего шесть чисел: глубинные силы, формирующие Вселенную (Основные книги, 2001). Р. Буссо и Дж. Полчински, "Пейзаж теории струн", Sci. Am. 291, 60–69 (2004).
^ Блог Motl подверг критике антропный принцип, а принцип Войта блог часто нападает на антропный струнный пейзаж.

внешние ссылки

Струнный пейзаж; стабилизация модулей; flux vacua; компактификация флюса на arxiv.org.
Цветич, Мирьям; Гарсиа-Эчебаррия, Иньяки; Халверсон, Джеймс (март 2011 г.). «О вычислении непертурбативных эффективных потенциалов в теории струн». Fortschritte der Physik. 59 (3–4): 243–283. arXiv:1009.5386. Bibcode:2011ForPh..59..243C. Дои:10.1002 / prop.201000093. S2CID 46634583.

[Ashok-1] Число метастабильных вакуумов точно не известно, но обычно цитируемые оценки порядка 10⁵⁰⁰. Увидеть М. Дуглас, "Статистика вакуума теории струн / М", JHEP 0305, 46 (2003). arXiv:hep-th / 0303194; С. Ашок и М. Дуглас, "Подсчет вакуума потока", JHEP 0401, 060 (2004).

[2] Л. Смолин, «Развилась ли Вселенная?», Классическая и квантовая гравитация 9С. 173–191 (1992). Л. Смолин, Жизнь Космоса (Оксфорд, 1997 г.)

[3] Тейлор, Вашингтон; Ван, И-Нан (2015). «Геометрия F-теории с наибольшим потоком вакуума». Журнал физики высоких энергий. 2015 (12): 164. arXiv:1511.03209. Bibcode:2015JHEP ... 12..164 т. Дои:10.1007 / JHEP12 (2015) 164. S2CID 41149049.

[4] Фредерик Денеф; Дуглас, Майкл Р. (2007). «Вычислительная сложность ландшафта». Анналы физики. 322 (5): 1096–1142. arXiv:hep-th / 0602072. Bibcode:2007AnPhy.322.1096D. Дои:10.1016 / j.aop.2006.07.013. S2CID 281586.

[5] Качру, Шамит; Каллош, Рената; Линде, Андрей; Триведи, Сандип П. (2003). "де Ситтер Вакуа в теории струн". Физический обзор D. 68 (4): 046005. arXiv:hep-th / 0301240. Bibcode:2003ПхРвД..68д6005К. Дои:10.1103 / PhysRevD.68.046005. S2CID 119482182.

[6] Л. Сасскинд, «Антропный ландшафт теории струн», arXiv:hep-th / 0302219.

[7] С. Вайнберг, «Антропная оценка космологической постоянной», Phys. Rev. Lett. 59, 2607 (1987).

[8] С. М. Кэрролл, "Естественна ли наша Вселенная?" (2005) arXiv:hep-th / 0512148 рассматривает ряд предложений в препринтах от 2004-2005 гг.

[9] М. Тегмарк, А. Агирре, М. Рис и Ф. Вильчек, «Безразмерные константы, космология и другие темные вопросы», arXiv:astro-ph / 0511774. Ф. Вильчек, «Просвещение, знание, невежество, искушение», arXiv:hep-ph / 0512187. Также обсуждение на [1].

[10] Увидеть, например Александр Виленкин (2007). «Мера мультивселенной». Журнал физики A: математический и теоретический. 40 (25): 6777–6785. arXiv:hep-th / 0609193. Bibcode:2007JPhA ... 40,6777В. Дои:10.1088 / 1751-8113 / 40/25 / S22. S2CID 119390736.

[11] Авраам Леб (2006). «Наблюдательный тест на антропное происхождение космологической постоянной». Журнал космологии и физики астрономических частиц. 0605 (5): 009. arXiv:Astro-ph / 0604242. Bibcode:2006JCAP ... 05..009L. Дои:10.1088/1475-7516/2006/05/009. S2CID 39340203.

[12] Жауме Гаррига и Александр Виленкин (2006). «Антропное предсказание Лямбды и катастрофы Q». Прог. Теор. Phys. Suppl. 163: 245–57. arXiv:hep-th / 0508005. Bibcode:2006PThPS.163..245G. Дои:10.1143 / PTPS.163.245. S2CID 118936307.

[13] Делия Шварц-Перлов и Александр Виленкин (2006). «Вероятности в мультивселенной Буссо-Польчинского». Журнал космологии и физики астрономических частиц. 0606 (6): 010. arXiv:hep-th / 0601162. Bibcode:2006JCAP ... 06..010S. Дои:10.1088/1475-7516/2006/06/010. S2CID 119337679.

[14] Л. Сасскинд, Космический пейзаж: теория струн и иллюзия разумного замысла (Литтл, Браун, 2005). М. Дж. Рис, Всего шесть чисел: глубинные силы, формирующие Вселенную (Основные книги, 2001). Р. Буссо и Дж. Полчински, "Пейзаж теории струн", Sci. Am. 291, 60–69 (2004).

[15] Блог Motl подверг критике антропный принцип, а принцип Войта блог часто нападает на антропный струнный пейзаж.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

Теория струн
Задний план	Струны История теории струн Первая суперструнная революция Вторая суперструнная революция Пейзаж теории струн
Теория	Действие Намбу – Гото Поляков действие Теория бозонных струн Теория суперструн Строка типа I Струна типа II Строка типа IIA Строка типа IIB Гетеротическая строка N = 2 суперструны F-теория Теория струнного поля Матричная теория струн Некритическая теория струн Нелинейная сигма-модель Тахионная конденсация Формализм RNS Формализм GS
Струнная двойственность	Т-дуальность S-дуальность U-дуальность Двойственность Монтонена-Олива
Частицы и поля	Гравитон Дилатон Тахион Рамон-Рамонское месторождение Поле Калба – Рамона Магнитный монополь Двойной гравитон Двойной фотон
Бранес	D-брана NS5-брана М2-брана М5-брана S-брана Черная брана Черные дыры Черная строка Космология браны Схема колчана Переход Ханани – Виттена
Конформная теория поля	Алгебра Вирасоро Зеркальная симметрия Конформная аномалия Конформная алгебра Суперконформная алгебра Вершинная операторная алгебра Алгебра петель Алгебра Каца – Муди Модель Весса – Зумино – Виттена.
Калибровочная теория	Аномалии Instantons Форма Черна – Саймонса Граница Богомольного – Прасада – Соммерфилда Исключительные группы Ли (г₂, F₄, E₆, E₇, E₈ ) Классификация ADE Струна Дирака п-формная электродинамика
Геометрия	Теория Калуцы – Клейна Компактификация Почему 10 измерений ? Кэлерово многообразие Риччи-плоский коллектор Многообразие Калаби – Яу Гиперкэлерово многообразие K3 поверхность г₂ многообразие Спиновое (7) -многообразие Обобщенное комплексное многообразие Орбифолд Конифолд Ориентифолд Модульное пространство Доменная стена Горжава – Виттена К-теория (физика) Витая K-теория
Суперсимметрия	Супергравитация Суперпространство Супералгебра Ли Супергруппа Ли
Голография	Голографический принцип AdS / CFT корреспонденция
М-теория	Матричная теория Введение в М-теорию
Теоретики струн	Аганагич Аркани-Хамед Атья банки Беренштейн Буссо Тесак Curtright Dijkgraaf Дистлер Дуглас Дафф Феррара Фишлер Фридан Ворота Глиоцци Гопакумар Зеленый Грин Валовой Губсер Гуков Гут Hanson Харви Горжава Гиббонс Качру Каку Каллош Калуца Капустин Клебанов Книжник Концевич Кляйн Linde Мальдасена Мандельштам Марольф Мартинек Минвалла Мур Motl Мухи Майерс Нанопулос Нэстасе Некрасов Невеу Nielsen van Nieuwenhuizen Новиков Оливковое Ooguri Оврут Полчинский Поляков Раджараман Рамон Randall Ранджбар-Дэми Рочек Ром Scherk Шварц Зайберг Сен Шенкер Сигель Сильверштейн Сын Staudacher Steinhardt Strominger Сундрам Сасскинд 'т Хофт Townsend Триведи Турок Вафа Венециано Верлинде Верлинде Wess Виттен Яу Йонея Замолодчиков Замолодчиков Заслоу Зумино Zwiebach