[論文レビュー] Cosmic Natural Selection

Leonard Susskind|ArXiv.org|Jul 29, 2004

Philosophy and History of Science参考文献 7被引用数 4

ひとこと要約

スシンクは、ブラックホールの特異点を通じて宇宙が進化し、それによって再生を最大化するというスモリンの宇宙的自然選択理論を批判する。彼は、永遠のインフレーションの支配、ブラックホール特異点の反発に関する証拠の不在、および量子重力における情報保存則との不整合性により、この理論が説得力がないと主張する。

ABSTRACT

I make a number of comments about Smolin's theory of Cosmic Natural Selection.

研究の動機と目的

• スモリンの宇宙的自然選択理論の妥当性を評価すること。この理論は、宇宙がブラックホールの生成を最大化するために進化すると主張する。
• ブラックホール特異点が反発して新しい宇宙を生成できるかどうかを評価すること。これはスモリンモデルが要求する条件である。
• 観測された小さな宇宙定数が、高いブラックホール生成を促進する自然選択によって説明可能かどうかを検討すること。
• スモリンの理論が現代の量子重力の知見、特に情報保存則とストリング理論のランドスケープとどのように整合するかを調査すること。

提案手法

• ブラックホール特異点を介した宇宙の再生メカニズムと、世代を超えて微小なパラメータ変化が生じると仮定するスモリンのメカニズムを分析する。
• 永遠のインフレーション（高宇宙定数を好む）とブラックホール駆動の再生を比較し、マルチバースにおいてどちらが支配的であるかを評価する。
• ストリング理論のランドスケープが、異なる宇宙定数を持つ密度の高い真空中の離散的集合を可能にする役割を評価する。
• ループ量子重力による特異点の解消の物理的妥当性を評価し、反発時のエネルギー密度と情報保存の両面に焦点を当てる。
• 現代の量子重力が支持するブラックホールにおける情報保存の原則を適用し、親宇宙と子宇宙との間での記憶伝達の可能性に疑問を呈する。
• ブラックホール合体とブラックホールのグローバルな定義を含む思考実験を用いて、子宇宙の数え上げに関する仮定に疑問を呈する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ブラックホール形成が、永遠のインフレーションよりも宇宙再生のメカニズムとして支配的になれるのだろうか？
• RQ2 ブラックホール特異点が反発して、物理的パラメータの変化がわずかにしか生じない新しい宇宙を生成することは物理的に妥当だろうか？
• RQ3 ストリング理論のランドスケープは、スモリンの進化モデルを支えるのに十分な密度の高い真空中の分布を可能にするだろうか？
• RQ4 量子情報がブラックホールの反発を越えて保存可能であり、スモリンの理論が要求するような段階的かつ微小なパラメータ変化が実現可能だろうか？
• RQ5 なぜスモリンの理論は小さな宇宙定数を予測するのか？そして、永遠のインフレーションのような競合メカニズムに対しても、この予測は頑健だろうか？

主な発見

• 永遠のインフレーションは、高宇宙定数を好むため、ブラックホール形成よりもはるかに効率的な再生メカニズムであり、スモリンの仮定（ブラックホールが支配的である）は極めて不確かである。
• 観測された小さな宇宙定数は、永遠のインフレーションの予測と矛盾するが、特異点の解消に関する未解決の問題があるため、これによりスモリンのモデルが正当化されるわけではない。
• ブラックホールの合体は、個々のブラックホールの数を減らすため、より多くのブラックホールがあるほどより多くの子宇宙が生まれるとする仮定を損なう。
• ストリング理論において、ブラックホールはストリングの高励起状態にすぎないため、素粒子とブラックホールの境界が曖昧になり、スモリンの枠組みにおける「ブラックホール」の定義を複雑にする。
• ブラックホールの反発におけるエネルギー密度は、プランクスケールになると予想されるため、新しい宇宙が親宇宙とほぼ同一の真空中エネルギーを持つことは極めて不自然である。
• ブラックホールにおける情報保存則は、子宇宙の量子状態が親宇宙の記憶を保持できないことを示し、スモリンの理論が要求するようなゆっくりとした段階的パラメータ変化とは矛盾する。