[論文レビュー] Sinks in the Landscape and the Invasion of Boltzmann Brains

Andrei Linde|arXiv (Cornell University)|Nov 6, 2006

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、ストリング理論のランドスケープにおける真空中間の崩壊（崩壊的またはミンコフスキー真空中間への不可逆的崩壊）が、確率の流れの「吸収源」として機能する領域であることを調査し、局所的（共動座標系における）確率測度においてボルツマンブレイン問題を解決することを示している。また、体積加重のグローバル測度は、吸収源が存在しなくてもボルツマンブレイン問題を回避することを示しており、多宇宙における人為的確率を計算する簡略化され、曖昧性の少ない手法を提案している。

ABSTRACT

This paper extends the recent investigation of the string theory landscape [1], where it was found that the decay rate of dS vacua to a collapsing space with a negative vacuum energy can be quite large. The parts of space that experience a decay to a collapsing space, or to a Minkowski vacuum, never return back to dS space. The channels of irreversible vacuum decay serve as sinks for the probability flow. The existence of such sinks is a distinguishing feature of the string theory landscape. We describe relations between several different probability measures for eternal inflation taking into account the existence of the sinks. The local (comoving) description of the inflationary multiverse suffers from the so-called “Boltzmann brain ” problem unless the probability of the decay to the sinks is sufficiently large. We show that some versions of the global (volume-weighted) description do not have this problem even if one ignores the existence of the sinks. Finally, we describe a simplified approach to the calculations of anthropic probabilities in the landscape, which is less powerful but also less ambiguous than other methods.

研究の動機と目的

• de Sitter (dS) 真空から負エネルギーまたはミンコフスキー真空中間への不可逆的真空中間崩壊のダイナミクスを分析し、これがストリング理論のランドスケープにおける確率の流れの「吸収源」として機能することを特定する。
• 局所的（共動座標系）測度とグローバル（体積加重）測度の違いを比較し、吸収源の有無に応じた測度の挙動を評価する。
• 永遠のインフレーションにおける確率の流れの概念を適用し、ボルツマンブレインと通常の観測者との相対的優位性を評価する。
• 共動座標系測度がボルツマンブレインの優位性を回避する条件を導出し、十分に大きな吸収源への崩壊率が不可欠であることを示す。
• 従来の手法よりも曖昧性が少なく、物理的洞察を保持しつつも簡略化された人為的確率フレームワークを提案する。

提案手法

• de Sitter (dS) 真空から負エネルギーまたはミンコフスキー真空中間への真空中間崩壊のダイナミクスを分析し、これが確率の流れにおける不可逆的吸収源として機能することを特定する。
• 局所的（共動座標系）測度とグローバル（体積加重）測度を比較し、吸収源の有無に応じた測度の挙動を評価する。
• 永遠のインフレーションにおける確率の流れの概念を応用し、ボルツマンブレインと通常の観測者の相対的優位性を評価する。
• 共動座標系測度がボルツマンブレインの優位性を回避する条件を導出し、十分に大きな吸収源への崩壊率が不可欠であることを示す。
• 従来の手法よりも曖昧性が少なく、物理的整合性を保ちつつも簡略化された人為的確率フレームワークを提案する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 崩壊的またはミンコフスキー真空中間への不可逆的真空中間崩壊は、ストリング理論のランドスケープにおける確率測度にどのように影響を与えるか？
• RQ2 局所的（共動座標系）測度がボルツマンブレイン問題に直面するのはどのような条件下か？また、吸収源を含めることでこの問題は解決可能か？
• RQ3 グローバル（体積加重）測度は、吸収源が明示的に考慮されていなくてもボルツマンブレイン問題を回避できるか？
• RQ4 吸収源の形成は、多宇宙における人為的に妥当な観測者分布を保証するために果たす役割は何か？
• RQ5 従来の手法よりも正確で曖昧性の少ない、人為的確率計算の簡略化された手法を構築できるか？

主な発見

• 吸収源（崩壊的またはミンコフスキー真空中間への不可逆的崩壊を経る領域）の存在は、ストリング理論のランドスケープの特徴的特徴であり、確率の流れのダイナミクスにとって不可欠である。
• 局所的（共動座標系）測度は、吸収源への崩壊率が十分に大きくない限り、ボルツマンブレイン問題に直面する。これは、ボルツマンブレインが通常の観測者を上回らないように保証するための条件である。
• グローバル（体積加重）測度は、吸収源が無視されてもボルツマンブレイン問題を回避することができ、このアプローチの根本的な利点を示している。
• 本研究では、従来の手法よりも曖昧性が少なく、物理的整合性を保ちつつも簡略化された人為的確率計算手法を導入した。
• 解析により、特に局所的測度において、吸収源が多宇宙における観測者統計の安定化に重要な役割を果たすことが確認された。