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博文

解剖

已有 3458 次阅读 2007-9-10 22:27 |个人分类:理论物理|系统分类:科研笔记

今天下午在讨论的session上讨论了Bousso的TASI演讲。

本来预计不到2个小时的讨论最终花了3个小时,讨论得很热闹。

Bousso将他的讲演整理得貌似人择原理以landscape的形式解决宇宙学常数问题,我们看看这个解决方案到底是不是令人信服。我觉得,Bousso等人也许认为他们以后的主要工作是说服大家cc问题已经不存在了,所以,解剖是必要的。

我在讨论中说,Bousso的说服办法是排除法:将所有其他可能排除出嫌疑人的范围,剩下的那个肯定是作案的,这个作案的人是人择原理。我觉得, Bousso的排除法有很多漏洞,这种不严密的方法很可能漏掉真正的那个作案的,虽然我们并不知道那个作案是否已经进入我们的名单。

  • Bousso的排除法

    (a) 量子引力效应。在很大的能量范围内,量子引力没有任何效应,例如从零能到1Mev,所以在这个区间有效理论如有效量子场论起作用,贡献大约是,如果我们用Planck质量为单位,这个小数比还是大得多。所以,量子引力被排除出嫌疑范围,可以回家了。

    我的问题是,我们如何排除UV/IR混合效应,用另一种说法,如王一提出来的,全息原理效应如何被排除了?所以,Bousso的侦探工作在这里出现一个漏洞。

    其实,多年前Hawking正是用类似的方法说明黑洞演化大部分时间不涉及量子引力效应,从而黑洞过程肯定导致信息丢失。Hawking现在承认他的结论是错的。

    (b) 大尺度效应,如现在视界尺度上修正引力理论。这不可能解决cc问题,因为在早期,宇宙尺度远远小于现在的视界,如何解释那个时候的小cc值?

    回答:cc即使完全是真空能,我们怎么能够肯定不涉及当时的某个宇宙尺度,如Hubble尺度?当然这种修正要求cc随时间变化。

    (c) 将真空能与引力脱耦。如果真空能可以和引力脱耦,那么量子涨落对质量的贡献也应该和引力脱耦,但量子涨落对惯性质量有贡献,这样等效原理在某个层次上受到破坏。可是,实验上,等效原理被验证到百万分之一的程度。

    对Bousso的这个排除,我们暂时找不到反驳意见。

    (d) 初始条件。如果在大爆炸开始的时候我们将真空能调到0,经过弱电相变,真空能应该是负的,但负真空能使得时空不稳定,很快塌缩到一个奇异点,例如弱电相变使得宇宙年龄只有秒。

    可能的反驳是,我们可能用一种机制使得零温度的真空能变成0,但有温度的真空能不为0。当然,这个方案不能解决现在的宇宙学常数问题。

    (e) 吸引子机制。非引力效应只能调节相对能量,所以不能调节宇宙学常数,而引力吸引子机制只能将cc调节到核合成的能量密度以上,因为引力只对总能量起反应。

    反驳:你怎么能肯定引力吸引子机制只对总能量做反应?

    我写到排除5个嫌疑上,德国女足在上半场已经进了阿根廷5个球。我们已经看到,Bousso放了的5个人至少有4个人不能完全摆脱在cc案件上的嫌疑。

    待续……


  • —————————————————–

    本来打算今天写完的,后来发现没有强大的力量支撑,只好明天续完,恳请感兴趣者明天留意这里的更新。现在隆重插播一位反后代主义者的文章,文章我大部分同意,虽然有些批评的方式还可以更加老到一些:

    英雄雌所见略同——我与龙应台对后现代主义的批判阅读

    这个博文将那篇宏文《甲申文化宣言》看成是后现代呓语,可能还是为这篇脑残文章搽了一层粉。后现代虽然故弄玄虚和青春逆反,也还没夜郎到《甲申文化宣言》的程度。看了《甲申文化宣言》,我们才知道这个世界上,没有最夜郎,只有更夜郎。

    —————————————————–

    接着昨天的话头写。Bousso-Polchinski的landscape模型是直接建立在Brown-Teitelboim的工作基础上的:

    Neutralization of the cosmological constant by membrane creation

    BT从两维时空出发,如果真空有能量密度,并且有电场,那么真空的真正能量密度是。在两维时空中,电场带两个时空指标,所以不破坏Lorentz对称性,进一步,如果两维中的基本电荷是,那么电场是量子化的,真空的能量密度就是。不考虑引力效应,如果电场不是太小,就会有电子对产生,在电子对之间,电场不再是而是,而能量密度也会改变,两个能量密度之差是

    现在,我们可以从一个很大的出发,通过电子对的产生来降低能量密度,最后,达到一个最低的能量密度,容易估计,这个最低的能量密度和是一个量级。这样,要解释很小的能量密度,就得解释为什么会很小。

    这个图像可以推广到四维时空,取代电场的是带有四个时空指标的场强(为了保证局域Lorentz对称性),这个场强也是量子化的,单位也是一个菏,但这个菏不再是点粒子带的,而是一个两维膜带的荷。对应于正负电子对的产生,现在是球状膜的产生,在球状膜的内部,场强比以前小,也可能比以前大,主要看隧穿会不会发生,这样球状膜内部的宇宙学常数不同于球状膜外部的宇宙学常数。同样,这个机制要求膜的荷非常小。

    在弦论中,我们不知道如何获得这么小的荷。Bousso-Polchinski的解决方案是,不需要小荷,需要很多不同种类的荷,如果膜的种类足够 多(如有100种),那么就有可能从一个能量密度很大的真空(如Planck量级)通过一个膜的产生到达一个能量密度很小的真空,这里,所有的真空可以用 一个高维的格子来描述,每个格点对应一个“真空”,通过膜的产生,真空可以在相邻的格点之间变化。每个格点上的能量密度不同,Bousso- Polchinski的贡献是,如果这个格子的维度很高,那么总有一些格点上的能量密度很低。

    所以,Bousso-Polchinski的landscape就是一个高维格子,每个格点是“谷”,宇宙通过泡泡(即膜之内的空间)的凝聚在不同 的格点之间跑动,而没有凝聚的部分继续以指数的形式暴涨,如果泡泡内部的能量密度还是正的,那么这个内部还能量凝聚出能量更低的泡泡,这样,我们得到了一 个永恒暴涨图像。这个永恒暴涨的过程使得整个landscape上的格点都被访问到,而那些能量密度很低的格点可能对应于我们的宇宙。

    这个图像还克服了只有一种膜(即landscape是一维的格子)的空宇宙的难题。在只有一种荷的情况下,要得到小宇宙学常数,荷就必须很小,这 样,当时空达到我们观测到的宇宙之前,宇宙学常数也很小,所以寿命很长,这样,在最后一个泡泡凝聚之前,宇宙经过了长时间的暴涨,物质密度和辐射密度几乎 为0,并且,由于凝聚的过程只涉及到张力很小的膜的凝聚,也不可能产生较大的辐射和物质密度,这是空宇宙难题。

    如果有很多种膜,膜的张力不必很小,这样,在最后一个膜凝聚之前,宇宙的寿命很短,并且凝聚过程可以产生很高的辐射密度。

    Bousso-Polchinski的图像是现在的landscape的一个简化。



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