형상 역학

Shape dynamics
표준 모델 이상
CMS Higgs-event.jpg
시뮬레이션된 대형 하드론 충돌기 CMS 입자 검출기 데이터: 양자를 하드론 제트와 전자로 충돌시켜 생성된 힉스 보손(Higgs boson)을 묘사함
표준 모델
증거
이론들
초대칭
양자 중력
실험

이론물리학에서 형상역학은 마하의 원리를 구현하는 중력 이론으로, 시간의 문제를 제거하여 일반 상대성과 양자역학의 비호환성 해소를 향한 새로운 길을 열겠다는 구체적인 목표를 가지고 개발되었다.

형상 역학은 ADM 형식주의라고 알려진 일반 상대성 이론의 표준적 공식화와 동적으로 동등하다.형상역학이란 공간적 차이점형 불변성의 구현이 아니라 공간적 차이점형과 공간적 위일 대칭성에 기초한 공간적 관계주의의 구현으로 구체화된다.[1]형상 역학의 중요한 결과는 표준 양자 중력에서 시간의 문제가 없다는 것이다.[2]스페이스타임 사진을 진화하는 공간 정합 기하학 그림으로 대체하면 양자 중력에 대한 새로운 접근법이 많이 생길 수 있다.[3]

이 이론의 중요한 발전은 2010년 헨리크 고메스, 숀 그리브, 팀 코슬로스키에 의해 기여되었고, 줄리안 바버가 시작한 접근법을 기반으로 구축되었다.

배경

마하의 원리는 일반 상대성 구축에 중요한 영감이 되었지만 아인슈타인의 일반 상대성 형성에 대한 물리적 해석은 여전히 외부 시계와 막대기를 필요로 하기 때문에 뚜렷한 관계성을 갖지 못한다.[4]일반 상대성 예측이 시계와 봉의 선택과 무관하다면 마하의 원리는 충분히 구현될 것이다.바르보르와 베르토티는 자코비의 원리와 그들이 "최고의 일치"라고 부르는 메커니즘이 완전한 마키아인의 이론을 위한 구성 원리라고 추측했다.[5]Barbour는 상수 평균 곡률 게이지에서 ADM 공식주의를 도출하기 위해 Niall O Murchadha, Edward Anderson, Brendan Foster 및 Bryan Kelleher와 협력하여 이러한 원칙을 구현했다.[6]일정한 평균 곡률 게이지의 일반 상대성 예측은 시계와 막대 선택에 따라 달라지기 때문에 이것은 마하의 원리를 구현하지 않았다.마하의 원리는 2010년 바버와 그의 협력자들의 작품을 그린 헨릭 고메스, 숀 그리브, 팀 코슬로스키에[7] 의해 성공적으로 구현되어 우주의 일치 기하학의 진화로서 중력을 완전히 관계적인 방식으로 묘사하였다.[8]

일반 상대성과의 관계

형상 역학은 일반 상대성 이론과 같은 역학을 가지고 있지만 게이지 궤도는 다르다.[9]일반 상대성 이론과 형상 역학 사이의 연결은 다음과 같은 방법으로 ADM 형식주의를 사용하여 확립할 수 있다: 형상 역학은 초기 가치 문제와 그 운동 방정식이 일정한 평균 외적 곡률에서 ADM 형식주의의 초기 가치 문제와 운동 방정식과 일치하도록 고정될 수 있다.게이지. 이 동등성은 고전적 형상 역학과 고전적 일반 상대성이 국소적으로 구별할 수 없도록 보장한다.하지만, 세계적인 차이가 있을 가능성이 있다.[10][11][12][13]

형상 역학에서의 시간 문제

중력의 형태역학 제형은 공간적 정합 기하학의 진화를 생성하는 물리적인 해밀턴을 가지고 있다.이것은 양자 중력에서 시간의 문제를 분리한다.게이지 문제(스pacetime 설명에서 엽의 선택)는 공간적 정합성 기하학을 찾는 문제로 대체되어 시간에 의존하는 해밀턴식 시스템에 필적하는 진화를 남긴다.[14]시간의 문제는 어떤 외부 시계나 막대기에 의존하지 않는 관측물인 '객관적 관측물'에 자신을 제한함으로써 완전히 해결될 것을 제안한다.[15]

형상의 역학에서 시간의 화살

줄리안 바부르, 팀 코슬로우스키, 플라비오 메르카티의[16] 최근 연구는 쉐이프 다이내믹스가 복잡성의 증가와 지역적으로 접근할 수 있는 과거의 기록의 역동적인 저장으로 주어진 물리적 시간의 화살을 가지고 있다는 것을 보여준다.이것은 동적법의 재산이며 특별한 초기 조건을 요구하지 않는다.

추가 읽기

  • Mercati, Flavio (2014). "A Shape Dynamics Tutorial". arXiv:1409.0105 [gr-qc].
  • 마하의 원리

참조

  1. ^ Barbour, Julian (2012). "Gravity as Machian Shape Dynamics" (PDF). fqxi talk.
  2. ^ Koslowski, Tim. "Tim Koslowski's homepage". Retrieved 2012-11-18.
  3. ^ Koslowski, Tim (2013). "Shape Dynamics and Effective Field Theory". International Journal of Modern Physics A. 28 (13): 1330017. arXiv:1305.1487. Bibcode:2013IJMPA..2830017K. doi:10.1142/S0217751X13300172. S2CID 118614894.
  4. ^ Merali, Zeeya (2012). "Is Einstein's Greatest Work All Wrong—Because He Didn't Go Far Enough?". Discover magazine. Retrieved 2012-04-10.
  5. ^ Barbour, Julian; Bertotti, Bruno (1982). "Mach's principle and the structure of dynamical theories" (PDF). Proceedings of the Royal Society A. 382 (1783): 295–306. Bibcode:1982RSPSA.382..295B. doi:10.1098/rspa.1982.0102. S2CID 123089455.
  6. ^ Anderson, Edward; Barbour, Julian; Foster, Brendan; Kelleher, Bryan; Ó Murchadha, Niall (2005). "The physical gravitational degrees of freedom". Classical and Quantum Gravity. 22 (9): 1795–1802. arXiv:gr-qc/0407104. Bibcode:2005CQGra..22.1795A. doi:10.1088/0264-9381/22/9/020. S2CID 119476891.
  7. ^ Gomes, Henrique; Gryb, Sean; Koslowski, Tim (2011). "Einstein Gravity as a 3D Conformally Invariant Theory". Classical and Quantum Gravity. 28 (4): 045005. arXiv:1010.2481. Bibcode:2011CQGra..28d5005G. doi:10.1088/0264-9381/28/4/045005. S2CID 119215598.
  8. ^ Perimeter Institute (2011). "What if size really doesn't matter?". annual report 2011.
  9. ^ Gomes, Henrique; Koslowski, Tim (2012). "The Link between General Relativity and Shape Dynamics". Classical and Quantum Gravity. 29 (7): 075009. arXiv:1101.5974. Bibcode:2012CQGra..29g5009G. doi:10.1088/0264-9381/29/7/075009. S2CID 119208720.
  10. ^ Gomes, Henrique; Koslowski, Tim (2012). "Frequently asked questions about Shape Dynamics". Foundations of Physics. 43 (12): 1428–1458. arXiv:1211.5878. Bibcode:2013FoPh...43.1428G. doi:10.1007/s10701-013-9754-0. S2CID 118434969.
  11. ^ Gomes, Henrique (2014). "A Birkhoff Theorem for Shape Dynamics". Classical and Quantum Gravity. 31 (8): 085008. arXiv:1305.0310. Bibcode:2014CQGra..31h5008G. doi:10.1088/0264-9381/31/8/085008. S2CID 119261085.
  12. ^ Gomes, Henrique; Herczeg, Gabriel (2014). "A Rotating Black Hole Solution for Shape Dynamics". Classical and Quantum Gravity. 31 (17): 175014. arXiv:1310.6095. Bibcode:2014CQGra..31q5014G. doi:10.1088/0264-9381/31/17/175014. S2CID 119208372.
  13. ^ Herczeg, Gabriel (2015). "Parity Horizons, Black Holes and Chronology Protection in Shape Dynamics". Classical and Quantum Gravity. 33 (22): 225002. arXiv:1508.06704. Bibcode:2016CQGra..33v5002H. doi:10.1088/0264-9381/33/22/225002.
  14. ^ Koslowski, Tim (2012). "Observable Equivalence between General Relativity and Shape Dynamics". arXiv:1203.6688 [gr-qc].
  15. ^ Barbour, Julian; Koslowski, Tim; Mercati, Flavio (2013). "The solution to the problem of time in Shape Dynamics". Classical and Quantum Gravity. 31 (15): 155001. arXiv:1302.6264. Bibcode:2014CQGra..31o5001B. doi:10.1088/0264-9381/31/15/155001. S2CID 119251890.
  16. ^ Barbour, Julian; Koslowski, Tim; Mercati, Flavio (2014). "Identification of a gravitational arrow of time". Phys. Rev. Lett. 113 (18): 181101. arXiv:1409.0917. Bibcode:2014PhRvL.113r1101B. doi:10.1103/PhysRevLett.113.181101. PMID 25396357. S2CID 25038135.