[論文レビュー] Emergent entropic nature of fundamental interactions

Emre Di̇l, Tuğrul Yumak|arXiv (Cornell University)|Feb 11, 2017

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、ホログラフィー原理を用いて、すべての基本的相互作用を統一的に説明するべく、ヴェルリンデのエンタロピー重力仮説を拡張している。電磁力—静電力および磁気力—をホログラフィー原理を介してエンタロピー的に導出する。この枠組みを強い力および弱い力へ一般化し、共変なエンタロピー的マクスウェル方程式を導出し、すべての基本的相互作用に一様なエンタロピー的起源を提案する。

ABSTRACT

In this paper, we generalize Verlinde's entropic gravity proposal on the other fundamental interactions of nature. We begin by introducing the entropic origin of the Coulomb's electrostatic force, and then the magnetic force, by assuming the holographic principle holds when a charged particle approaches a screen enclosing the emerged part of the spacetime due to a source. We assume that the entropy of the screen changes when the charge approaches as in the Verlinde's approach. Thereafter, we obtain the entropic Maxwell equations in both classical and covariant form by means of the holographic principle hold for the source. Considering the gauge covariant structure of the fundamental forces, we implicitly generalize the entropic origin of the electromagnetic force into the strong and weak nuclear forces. The possibility of the entropic origin of the all fundamental forces of nature is assumed to make a meaningful contribution to the unification scheme of the fundamental forces.

研究の動機と目的

• ホログラフィー原理を用いてヴェルリンデのエンタロピー的重力理論を電磁力へ拡張すること。
• ホログラフィックスクリーン上のエントロピー変化を通じて、静電力および磁気力のエンタロピー的起源を導出すること。
• ゲージ共変性を用いて、エンタロピー的枠組みを電磁力から強い力および弱い力へ一般化すること。
• 量子重力理論への一歩として、すべての基本的相互作用が一様にエンタロピー的起源を持つという統一的枠組みを提唱すること。

提案手法

• 荷電粒子が源によって囲まれたスクリーンに近づく際に、ホログラフィー原理が成立すると仮定する。
• ヴェルリンデの重力的アプローチに類似して、スクリーン上のエントロピー変化をモデル化する。
• エントロピー変化とホログラフィック制約を用いて、エンタロピー的マクスウェル方程式の古典的および共変形を導出する。
• ゲージ共変構造を用いて、エンタロピー的起源を電磁力から強い力および弱い力へ一般化する。
• 同一のエントロピーに基づくメカニズムを、統一的ホログラフィック枠組み下ですべての基本的相互作用に適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 静電力はホログラフィックスクリーン上のエントロピー変化から生じうるか？
• RQ2 磁気力も同様のホログラフィー原理を用いてエンタロピー的に導出可能か？
• RQ3 得られたエンタロピー的方程式は、標準的な共変マクスウェル方程式の形を再現するか？
• RQ4 電磁気力のエンタロピー的起源を強い力および弱い力へ一般化可能か？
• RQ5 すべての基本的相互作用がエントロピーとホログラフィーから生じる一貫性のある枠組みは存在するか？

主な発見

• 静電力は、荷電粒子がホログラフィックスクリーンに近づく際のエントロピー変化に起因するエンタロピー的力として導出された。
• 磁気力も同様にエントロピー変化を通じて導出され、エンタロピー的メカニズムが電磁気的相互作用へ拡張された。
• ホログラフィックおよびエントロピーに基づく枠組みから、エンタロピー的マクスウェル方程式の共変形および古典的形が成功裏に導出された。
• 基本的相互作用のゲージ共変構造により、エンタロピー的起源が強い力および弱い力へ暗黙的に一般化可能であることが示された。
• 本論文は、すべての基本的相互作用がエントロピーとホログラフィー原理から生じる統一的枠組みを提唱し、より深い理論的統一性を示唆している。