[論文レビュー] Connecting Quantum and Cosmic Scales by a Decreasing-Light-Speed Model

Juan Casado|arXiv (Cornell University)|Apr 6, 2004

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、光の速度が時間とともに減少する宇宙論的モデルを提案する。このモデルは、観測可能な宇宙の半径、年齢、質量をプランク単位と関連付けることで、量子スケールと宇宙スケールを結びつける。モデルは、プランク長さとプランク時間が増加するがプランク質量は一定のままであると示唆し、初期宇宙における量子重力の矛盾を解消し、宇宙イベントホライズンのエントロピーが一定であることを得る。

ABSTRACT

In this paper we point out that the radius R, the age t and the mass M of the observable Universe are proportional to Planck units for length lp, time tp and mass mp.This hypothesis is related, by a cosmological model linking the universal expansion to the speed of light, with a time variation of c and of the Planck constant, which implies that lp and tp increase with time while mp remains constant. We discuss some of the implications these relationships could have on quantum cosmology and obtain that the Universe entropy associated to the event horizon is constant along its history. Quantum effects were smaller in the past, in such a way that their conflict with general relativity about the Planck era vanishes.

研究の動機と目的

• 時間に依存する光の速度を導入することで、量子力学と一般相対性理論を統一すること。
• 観測可能な宇宙の実際のスケール（半径、年齢、質量）をプランク単位で説明すること。
• プランク時代における量子効果と一般相対性理論の矛盾を解消すること。
• 量子宇宙論および宇宙の熱力学に与える影響を調査すること。
• 宇宙の歴史を通じて、宇宙イベントホライズンのエントロピーが一定のままであることを示すこと。

提案手法

• 光の速度 c が時間とともに減少する宇宙論的モデルを提唱し、宇宙の膨張と関連付ける。
• 観測可能な宇宙の半径 R、年齢 t、質量 M とプランク単位（lp, tp, mp）との関係を導出する。
• プランク長さ lp とプランク時間 tp が時間とともに増加すると仮定し、プランク質量 mp は一定のままとする。
• c と h（プランク定数）の時間変動を用いて、基本単位のスケーリングを導出する。
• モデルを用いて宇宙イベントホライズンのエントロピーを計算し、それが時間とともに一定であることを示す。
• 初期宇宙における量子効果の影響を分析し、過去においてはそれらが小さかったことを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測可能な宇宙のパラメータ（R, t, M）を一貫性のある宇宙論的枠組みの中で、どのようにプランク単位に関連付けることができるか？
• RQ2 光の速度が減少することによる、基本定数の進化に及ぼす影響は何か？
• RQ3 時間に依存する c が、量子力学と一般相対性理論の統一にどのように影響するか？
• RQ4 このモデル下で、宇宙イベントホライズンに関連するエントロピーの振る舞いはいかなるものか？
• RQ5 この減少する c の状況下で、なぜ初期宇宙では量子効果がそれほど顕著ではなかったのか？

主な発見

• 観測可能な宇宙の半径 R、年齢 t、質量 M は、それぞれプランク長さ lp、プランク時間 tp、プランク質量 mp に比例する。
• このモデルは、プランク長さとプランク時間が宇宙時間とともに増加するが、プランク質量は一定のままであると示唆する。
• 宇宙イベントホライズンのエントロピーは、宇宙の歴史を通じて一定のままである。
• 光の速度が減少していたため、過去における量子効果は小さく、プランク時代における一般相対性理論との矛盾が解消される。
• c と h の時間変動は、宇宙の進化に伴う基本単位の一貫性あるスケーリングをもたらす。
• 動的な光の速度を通じて、量子スケールと宇宙スケールを統一するメカニズムを提供する。