Dynamika tvaru - Shape dynamics

Nad rámec standardního modelu
CMS Higgs-event.jpg
Data simulovaného velkého hadronového urychlovače CMS detektoru částic zobrazující Higgsův boson produkovaný srážkami protonů rozpadajících se na hadronové trysky a elektrony
Standardní model
Důkaz
Teorie
Supersymetrie
Kvantová gravitace
Experimenty

V teoretické fyziky , tvar dynamika je teorie gravitace , která implementuje Machův princip , vyvinula se specifickým cílem vyhnout se problému času , a tím otevřít novou cestu k řešení nekompatibility mezi obecné relativity a kvantové mechaniky .

Dynamika tvaru je dynamicky ekvivalentní kanonické formulaci obecné relativity, známé jako formalismus ADM . Dynamika tvar není formulován jako provedení časoprostorového difeomorfismus invariance , ale jako provádění územního relationalism na základě prostorových difeomorfismus a prostorové symetrie Weyl . Důležitým důsledkem tvarové dynamiky je absence problému času v kanonické kvantové gravitaci . Nahrazení časoprostorového obrazu obrazem vyvíjející se prostorové konformní geometrie otevírá dveře řadě nových přístupů ke kvantové gravitaci .

K důležitému rozvoji této teorie přispěli v roce 2010 Henrique Gomes, Sean Gryb a Tim Koslowski, vycházející z přístupu iniciovaného Julianem Barbourem .

Pozadí

Machův princip byl důležitou inspirací pro konstrukci obecné relativity , ale fyzikální interpretace Einsteinovy ​​formulace obecné relativity stále vyžaduje vnější hodiny a tyče, a proto není zjevně relační. Machův princip by byl plně implementován, kdyby předpovědi obecné relativity byly nezávislé na volbě hodin a prutů. Barbour a Bertotti se domnívali, že Jacobiho princip a mechanismus, kterému říkali „nejlepší shoda“, byly konstrukčními principy pro plně Machianovu teorii. Barbour implementoval tyto principy ve spolupráci s Niallem Ó Murchadhou, Edwardem Andersonem, Brendanem Fosterem a Bryanem Kelleherem, aby odvodili formalizmus ADM konstantní střední hodnotou zakřivení. To neimplementovalo Machův princip, protože předpovědi obecné relativity v konstantním středním ukazateli zakřivení závisí na volbě hodin a tyčí. Machův princip úspěšně implementovali v roce 2010 Henrique Gomes, Sean Gryb a Tim Koslowski, kteří čerpali z práce Barbour a jeho spolupracovníků a popsali gravitaci plně relačním způsobem jako vývoj konformní geometrie prostoru.

Vztah s obecnou relativitou

Dynamika tvaru má stejnou dynamiku jako obecná relativita, ale má různé oběžné dráhy. Souvislost mezi obecnou relativitou a dynamikou tvarů lze navázat pomocí formalismu ADM následujícím způsobem: Dynamika tvaru může být měřena pevně takovým způsobem, že její problém počáteční hodnoty a jeho pohybové rovnice se shodují s problémem počáteční hodnoty a pohybovými rovnicemi formality ADM v konstantním středním vnějším měřidle zakřivení. Tato ekvivalence zajišťuje, že klasická dynamika tvarů a klasická obecná relativita jsou místně nerozeznatelné. Existuje však možnost globálních rozdílů.

Problém času v dynamice tvarů

Formulace gravitační dynamiky tvaru má fyzický hamiltonián, který generuje vývoj prostorové konformní geometrie. Tím se odstraní problém času v kvantové gravitaci: Problém měřidla (volba foliace v popisu časoprostoru) je nahrazen problémem najít prostorové konformní geometrie a ponechat evoluci srovnatelnou se systémem s časově závislým Hamiltonianem. Navrhuje se, aby byl problém času zcela vyřešen omezením na „objektivní pozorovatelny“, což jsou pozorovatelnosti, které nezávisí na žádných vnějších hodinách nebo prutech.

Šipka času v dynamice tvarů

Nedávná práce Juliana Barboura, Tima Koslowského a Flavia Mercatiho ukazuje, že Shape Dynamics disponuje fyzickou šipkou času danou růstem složitosti a dynamickým ukládáním místně přístupných záznamů minulosti. Toto je vlastnost dynamického zákona a nevyžaduje žádné speciální počáteční podmínky.

Další čtení

  • Mercati, Flavio (2014). "Výukový program pro dynamiku tvaru". arXiv : 1409,0105 [ gr-qc ].
  • Machův princip

Reference

  1. ^ Barbour, Julian (2012). „Gravitace jako Machianova dynamika tvaru“ (PDF) . fqxi mluvit .
  2. ^ Koslowski, Tim. „Domovská stránka Tima Koslowského“ . Citováno 2012-11-18 .
  3. ^ Koslowski, Tim (2013). "Dynamika tvaru a efektivní teorie pole". 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). „Je Einsteinovo největší dílo špatné - protože nešel dost daleko?“ . Objevte časopis . Citováno 2012-04-10 .
  5. ^ Barbour, Julian; Bertotti, Bruno (1982). „Machův princip a struktura dynamických teorií“ (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). "Fyzické gravitační stupně svobody". Klasická a kvantová gravitace . 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). "Einsteinova gravitace jako 3D konformně proměnná teorie". Klasická a kvantová gravitace . 28 (4): 045005. arXiv : 1010.2481 . Bibcode : 2011CQGra..28d5005G . doi : 10.1088 / 0264-9381 / 28/4/045005 . S2CID   119215598 .
  8. ^ Perimetrický institut (2011). „Co když na velikosti opravdu nezáleží?“ . výroční zpráva 2011 .
  9. ^ Gomes, Henrique; Koslowski, Tim (2012). "Vazba mezi obecnou relativitou a tvarovou dynamikou". Klasická a kvantová gravitace . 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). Msgstr "Často kladené otázky týkající se tvarové dynamiky". Základy fyziky . 43 (12): 1428–1458. arXiv : 1211,5878 . Bibcode : 2013FoPh ... 43.1428G . doi : 10,1007 / s10701-013-9754-0 . S2CID   118434969 .
  11. ^ Gomes, Henrique (2014). „Birkhoffova věta pro tvarovou dynamiku“. Klasická a kvantová gravitace . 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). „Řešení rotující černé díry pro dynamiku tvaru“. Klasická a kvantová gravitace . 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“. Klasická a kvantová gravitace . 33 (22): 225002. arXiv : 1508.06704 . Bibcode : 2016CQGra..33v5002H . doi : 10.1088 / 0264-9381 / 33/22/225002 .
  14. ^ Koslowski, Tim (2012). "Pozorovatelná ekvivalence mezi obecnou relativitou a dynamikou tvarů". arXiv : 1203,6688 [ gr-qc ].
  15. ^ Barbour, Julian; Koslowski, Tim; Mercati, Flavio (2013). "Řešení problému času v Shape Dynamics". Klasická a kvantová gravitace . 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). Msgstr "Identifikace gravitační šipky času". Phys. Rev. Lett . 113 (18): 181101. arXiv : 1409.0917 . Bibcode : 2014PhRvL.113r1101B . doi : 10,1103 / PhysRevLett.113.181101 . PMID   25396357 . S2CID   25038135 .