[論文レビュー] Defining Multiverses

George Ellis, U. Kirchner+1 more|arXiv (Cornell University)|May 16, 2003

Space Science and Extraterrestrial Life被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、多宇宙を数学的に可能なすべての宇宙の集合ではなく、物理的に実現された宇宙領域の集合として定義し、確率を割り当てるための測度の必要性を強調している。FLRW宇宙と混沌としたインフレーションのシナリオを分析することで、こうした実現された集合がどのように生成されるかを示し、人間中心的推論における哲学的およびメタ科学的含意を議論する。

ABSTRACT

The idea of a multiverse - an ensemble of universes - has received increasing attention in cosmology, both as the outcome of the originating process that generated our own universe, and as an explanation for why our universe appears to be fine-tuned for life. Here we carefully consider how multiverses should be defined, stressing the distinction between the collection of all possible universes, and ensembles of really existing universes or universe domains (essential for anthropic arguments). We show that such realised ensembles are by no means unique. A measure on the space of all universes or universe domains is needed so that probabilities can be calculated. We examine these issues in the case of the set of Friedmann-Lema\\^{\\i}tre-Robertson-Walker (FLRW) universes, and consider scenarios like chaotic inflation which propose how ensembles of universe domains may be generated. Finally, we discuss philosophical and meta-scientific issues raised by the concept of a really existing ensemble.

研究の動機と目的

• 多宇宙理論における、すべての数学的に可能な宇宙と物理的に実現された宇宙領域の間の区別を明確にすること。
• 人間中心的議論においては、すべての可能な宇宙の集合ではなく、実現された集合のみが関係することを主張すること。
• こうした実現された多宇宙集合が一意的ではないこと、そして確率的推論を行うには測度が必要であることの証明。
• 混沌としたインフレーションのような宇宙論的メカニズムを通じて、多宇宙集合がどのように生成されるかの検討。
• 本当に存在する多宇宙を仮定することの哲学的およびメタ科学的含意の探求。

提案手法

• すべての可能な宇宙の集合と実際に存在する宇宙領域の部分集合の区別。
• 宇宙または宇宙領域の空間に測度を導入し、確率を定義する必要性の提示。
• 個々の宇宙をモデル化するためのフレームワークとしてのフレンドリ・レミートル・ロバートソン・ウォーカー（FLRW）計量の分析。
• 混沌としたインフレーションを、異なる因果的に分離された宇宙領域をもつ多宇宙を生成できる物理的メカニズムとしての検討。
• 異なる種類の宇宙領域に確率を割り当てるために測度の概念を用いる。
• 科学的またはメタ科学的文脈において「本当に存在する多宇宙」とは何かという哲学的分析の実施。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 すべての可能な宇宙の多宇宙と実際に存在する宇宙領域の多宇宙とは、何が異なるのか？
• RQ2 統計的予測が可能になるように、宇宙または宇宙領域の空間に一貫した測度をどのように定義できるか？
• RQ3 混沌としたインフレーションのような、物理的に実現された宇宙領域の多宇宙を自然に生成することができる宇宙論的メカニズムは何か？
• RQ4 人間中心的推論において、可能なものと実現されたものの区別がなぜ重要なのか？
• RQ5 本当に存在する宇宙の多宇宙を仮定することは、どのような哲学的およびメタ科学的結果をもたらすのか？

主な発見

• 人間中心的推論が意味を持つためには、多宇宙を数学的に可能なすべての宇宙の集合ではなく、実際に存在する宇宙領域の集合として定義しなければならない。
• 確率を割り当てるために、宇宙領域の空間における測度が不可欠である。測度がなければ、統計的予測は一切できない。
• 混沌としたインフレーションは、異なる因果的に分離された宇宙領域をもつ多宇宙を生成する物理的メカニズムを提供する。
• 実現された多宇宙集合は一意的ではない。異なる物理的条件が、異なる多宇宙構造をもたらす可能性がある。
• 本当に存在する多宇宙という概念は、科学的説明の本質と実証的検証の限界に関する深い哲学的問いを提起する。