| Теория струн |
|---|
 |
| Фундаментальные объекты |
| Теория возмущений |
|
| Непертурбативные результаты |
| Феноменология |
| Математика |
|
Теория струн пейзаж или пейзаж вакуумов относится к коллекции возможных ложных вакуумов в теории струн , [1] вместе , содержащей коллективный «ландшафт» выбор параметров , регулирующих компактификации.
Термин «ландшафт» происходит от понятия фитнес-ландшафта в эволюционной биологии . [ необходима цитата ] Впервые он был применен к космологии Ли Смолином в его книге «Жизнь космоса» (1997) и впервые был использован в контексте теории струн Леонардом Сасскиндом . [2]
Компактифицированные многообразия Калаби – Яу [ править ]
В теории струн считается, что количество потоковых вакуумов не меньше . [3] Большое количество возможностей возникает из выбора многообразий Калаби – Яу и выбора обобщенных магнитных потоков по различным циклам гомологии , обнаруженным в F-теории .
Если в пространстве вакуума нет структуры, проблема поиска структуры с достаточно малой космологической постоянной является NP полной . [4] Это версия проблемы суммы подмножества .
Возможный механизм стабилизации вакуума в теории струн, ныне известный как механизм KKLT , был предложен в 2003 году Шамитом Качру , Ренатой Каллош , Андреем Линде и Сандипом Триведи . [5]
Подстройка по антропному принципу [ править ]
Обычно предполагается, что точная настройка таких констант, как космологическая постоянная или масса бозона Хиггса , происходит по точным физическим причинам, а не по случайному выбору их конкретных значений. То есть эти значения должны однозначно согласовываться с основными физическими законами.
Количество теоретически допустимых конфигураций побудило предложения [ по мнению кого? ], что это не так, и что физически реализуется множество различных вакуума. [6] антропный принцип предполагает , что фундаментальные константы могут иметь значение , которые они имеют , потому что такие ценности , которые необходимы для жизни (и , следовательно , интеллектуальных наблюдателей для измерения констант). Таким образом, антропный ландшафт относится к совокупности тех частей ландшафта, которые подходят для поддержания разумной жизни.
Чтобы реализовать эту идею в конкретной физической теории, необходимо [ почему? ], чтобы постулировать мультивселенную, в которой фундаментальные физические параметры могут принимать разные значения. Это было реализовано в контексте вечной инфляции .
Модель Вайнберга [ править ]
В 1987 году Стивен Вайнберг предположил, что наблюдаемое значение космологической постоянной было настолько малым, потому что жизнь во Вселенной с гораздо большей космологической постоянной не может существовать. [7]
Вайнберг попытался предсказать величину космологической постоянной на основе вероятностных аргументов. Другие попытки [ какие? ] были применены аналогичные рассуждения к моделям физики элементарных частиц. [8]
Такие попытки основаны на общих идеях байесовской вероятности ; Интерпретация вероятности в контексте, где можно извлечь только одну выборку из распределения , проблематична с точки зрения частотной вероятности, но не с точки зрения байесовской вероятности, которая не определяется в терминах частоты повторяющихся событий.
В таких рамках вероятность наблюдения некоторых фундаментальных параметров определяется выражением
где - априорная вероятность, согласно фундаментальной теории, параметров, а - "функция антропного отбора", определяемая числом "наблюдателей", которые могли бы появиться во Вселенной с параметрами . [ необходима цитата ]
Эти вероятностные аргументы - наиболее противоречивый аспект ландшафта. Техническая критика этих предложений указывает на то, что: [ необходима цитата ] [ требуется год ]
- Эта функция полностью неизвестна в теории струн, и ее невозможно определить или интерпретировать каким-либо разумным вероятностным способом.
- Функция полностью неизвестна, 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 [ править ]
Тегмарк и др. недавно рассмотрели эти возражения и предложили упрощенный антропный сценарий для аксионной темной материи, 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, люди [ 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 [ править ]
Мало кто оспаривает большое количество метастабильных вакуумов. [ необходима цитата ] Существование, значение и научная значимость антропного ландшафта, однако, остаются спорными. [ требуется дальнейшее объяснение ]
Проблема космологической постоянной [ править ]
Андрей Линде , сэр Мартин Рис и Леонард Сасскинд защищают его как решение проблемы космологической постоянной . [ необходима цитата ]
Научная значимость [ править ]
Дэвид Гросс предполагает [ цитата необходима ], что эта идея по своей сути ненаучна, необоснованна или преждевременна. Известный спор об антропном ландшафте теории струн - это дискуссия Смолина – Сасскинда о достоинствах ландшафта.
Популярный прием [ править ]
Есть несколько популярных книг об антропном принципе в космологии. [14] Авторы двух физических блогов, Любош Мотль и Питер Войт , выступают против такого использования антропного принципа. [ почему? ] [15]
См. Также [ править ]
- Дополнительные размеры
Ссылки [ править ]
- ^ Число метастабильных вакуума точно не известно, но обычно цитируемые оценки порядка 10 500 . См. М. Дуглас , "Статистика вакуума теории струн / М", JHEP 0305 , 46 (2003). arXiv : hep-th / 0303194 ; S. Ashok и M. Douglas, "Counting flux vacua ", JHEP 0401 , 060 (2004).
- ^ Л. Смолин, "Развиласьли Вселенная?", Classical and Quantum Gravity 9 , 173–191 (1992). Л. Смолин, Жизнь космоса (Оксфорд, 1997)
- ^ 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..164T . DOI : 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 . DOI : 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". Physical Review D . 68 (4): 046005. arXiv : hep-th / 0301240 . Bibcode : 2003PhRvD..68d6005K . DOI : 10.1103 / PhysRevD.68.046005 . S2CID 119482182 .
- ^ Л. Сасскинд, «Антропный ландшафт теории струн», arXiv : hep-th / 0302219 .
- ^ С. Вайнберг, "Антропные ограничения космологической постоянной", Phys. Rev. Lett. 59 , 2607 (1987).
- ^ SM Кэрролл, "Является ли наша Вселенная естественной?" (2005) arXiv : hep-th / 0512148 рассматривает ряд предложений в препринтах от 2004/5.
- ^ М. Тегмарк, А. Агирре, М. Рис и Ф. Вильчек, «Безразмерные константы, космология и другие темные материи», arXiv : astro-ph / 0511774 . Ф. Вильчек, «Просветление, знание, невежество, искушение», arXiv : hep-ph / 0512187 . См. Также обсуждение в [1] .
- ^ См., Например, Александр Виленкин (2007). «Мера мультивселенной». Журнал физики A: математический и теоретический . 40 (25): 6777–6785. arXiv : hep-th / 0609193 . Bibcode : 2007JPhA ... 40.6777V . DOI : 10.1088 / 1751-8113 / 40/25 / S22 . S2CID 119390736 .
- ^ Abraham Loeb (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 . DOI : 10.1088 / 1475-7516 / 2006/05/009 . S2CID 39340203 .
- ^ Жауме Гаррига и Александр Виленкин (2006). «Антропное предсказание Лямбды и катастрофы Q». Прог. Теор. Phys. Дополн . 163 : 245–57. arXiv : hep-th / 0508005 . Bibcode : 2006PThPS.163..245G . DOI : 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 . DOI : 10.1088 / 1475-7516 / 2006/06/010 . S2CID 119337679 .
- ^ Л. Сасскинд, Космический пейзаж: теория струн и иллюзия разумного замысла (Little, Brown, 2005). MJ Rees, Всего шесть чисел: глубинные силы, формирующие вселенную (Basic Books, 2001). Р. Буссо и Дж. Полчински, "Пейзаж теории струн", Sci. Являюсь. 291 , 60–69 (2004).
- ^ Блог Мотла критиковал антропный принцип, а блог Войтачасто нападает на антропный струнный ландшафт.
Внешние ссылки [ править ]
- Струнный пейзаж; стабилизация модулей; flux vacua; компактификация потока 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 . DOI : 10.1002 / prop.201000093 . S2CID 46634583 .
