[論文レビュー] General Ether Theory and Graviton Mass

I. Schmelzer|arXiv (Cornell University)|Nov 20, 1998

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 6被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、宇宙定数の符号を修正することで一般エーテル理論の洗練版を導入し、インフレーションを必要とせずに水平問題を解消する振動する宇宙を提示する。この理論が質量のある重力子を伴うルゴノフの相対論的重力理論と等価であることを証明するとともに、4つの非標準的スカラー場と負の宇宙定数を含む一般相対性理論の変種とも等価であることを示している。

ABSTRACT

We introduce additional restriction into "general ether theory" - a generalization of Lorentz ether theory to gravity - which fixes the signs of the cosmological constants in this theory. This leads to an oscillating universe, thus, solves the cosmological horizon problem without inflation. We prove the equivalence of the Lagrangian of this theory with Logunov's "relativistic theory of gravity" with massive graviton and a variant of GR with four non-standard scalar fields and negative cosmological constant. We consider the remaining differences between these theories.

研究の動機と目的

• 一般エーテル理論における宇宙定数の符号制限を導入することで、インフレーションを必要とせずに宇宙論的水平問題を解消すること。
• 宇宙が周期的変動を繰り返す理論的枠組みを確立すること。
• 洗練された一般エーテル理論と質量のある重力子を伴うルゴノフの相対論的重力理論との間の数学的同等性を示すこと。
• その結果得られる理論を、4つの非標準的スカラー場と負の宇宙定数を含む修正一般相対性理論と比較すること。
• ラグランジアンの同等性にかかわらず、等価な表現間の残存する物理的および概念的差異を明確にすること。

提案手法

• 一般エーテル理論に追加の制限を課し、宇宙定数の符号を固定することで、周期的・振動的宇宙解が得られるようにすること。
• 制限を施した一般エーテル理論のラグランジアンを導出し、ルゴノフの質量のある重力子を伴う相対論的重力理論と比較すること。
• 4つの非標準的スカラー場と負の宇宙定数を含む一般相対性理論の変種を同定すること。
• ラグランジアンの数学的同等性を用いて、制限付き一般エーテル理論がルゴノフ理論および修正一般相対性理論モデルと力学的に同等であることを示すこと。
• 同等な理論間の物理的意味および残存する差異を解析し、解釈および境界条件に焦点を当てる。
• 作用原理および対称性解析を含む、古典場理論および一般相対性理論の標準的手法を用いて、同等性を確立すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一般エーテル理論において宇宙定数の符号を変更することで、インフレーションを必要とせずに宇宙論的水平問題を解消できるか？
• RQ2 洗練された一般エーテル理論と質量のある重力子を伴うルゴノフの相対論的重力理論との間の数学的および物理的関係は何か？
• RQ3 制限付き一般エーテル理論のラグランジアンは、4つの非標準的スカラー場と負の宇宙定数を含む修正一般相対性理論のラグランジアンとどのように比較できるか？
• RQ4 ラグランジアンの同等性にかかわらず、同等な表現間の物理的差異は何か？
• RQ5 その結果得られる理論は振動的宇宙を予測するか？そしてこれは宇宙論的初期条件にどのように影響を与えるか？

主な発見

• 一般エーテル理論における宇宙定数の符号制限により、インフレーションを必要とせず水平問題を解消する振動的宇宙モデルが得られる。
• 洗練された一般エーテル理論のラグランジアンは、質量のある重力子を伴うルゴノフの相対論的重力理論と数学的に同等である。
• この理論は、4つの非標準的スカラー場と負の宇宙定数を含む特定の一般相対性理論の変種とも同等である。
• ラグランジアンの同等性にかかわらず、理論間には解釈および物理的内容のわずかな差異が残っており、特に境界条件および場の振る舞いにおいて顕著である。
• 周期的宇宙進化を許容することで、初期特異点問題を回避する。
• ルゴノフ形式における質量のある重力子は、同等の一般エーテル枠組みにおいて物理的自由度として対応しており、一貫した量子重力の道筋を支持する。