[論文レビュー] Thoughts on Defining the Multiverse

Laura Mersini–Houghton|ArXiv.org|Apr 27, 2008

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 10被引用数 8

ひとこと要約

本稿では、多宇宙の本体論および背景時空を定義するための2つの基礎的原則—'永久運動の禁止'と'Domains Correlations'—を提案する。物理的に意味のあるのは、共有される時空と保存エネルギーを持つ連結多宇宙に限ると主張する。この理論は、エヴェレットの多宇宙、永遠インフレーション理論、そして弦理論のランドスケープ多宇宙を、量子から古典への遷移枠組みの下で統合し、物理的現実に属する可能性があるのは、このような連結多宇宙に限ると結論づけている。

ABSTRACT

The possibility that the multiverse corresponds to physical reality deserves serious investigation. Having three different important theories,(quantum mechanics, string theory and inflation), predict the existence of the multiverse is hardly coincidental. I argue that the existence of the multiverse must be expected from the underlying fundamental theory or else we can not meaningfully address the puzzle of the initial conditions. In this view, the extension of our current cosmology to a multiverse framework becomes an extension of the Copernican principle to nature. In order to discuss the ontology of the multiverse I propose to apply: - the principle of 'No Perpetual Motion' as a criterion for the parameter of time; and, - the principle of 'Domains Correlations' as a criterion for determining the background spacetime in which the multiverse is embedded.

研究の動機と目的

• 多宇宙理論における多宇宙の本体論に関する基礎的問題に取り組み、多宇宙理論における物理的現実の基準を定義すること。
• エヴェレット、永遠インフレーション、弦理論のランドスケープといった多宇宙の種類のうち、どれが物理的現実に対応するかという曖昧さを解消すること。
• 多宇宙の背景時空および時間的構造を決定づける原則を確立すること。
• 量子力学、インフレーション理論、弦理論の多宇宙予測を、一つの整合的枠組みの下に統合すること。
• 物理的現実に属するのは、共有される時空と保存エネルギーを持つ連結多宇宙に限られ、それ以外の非連結モデルは無関係であると主張すること。

提案手法

• 多宇宙における時間パラメータを定義する基準として、'永久運動の禁止'の原則を適用し、エネルギー保存を保証する。
• すべての多宇宙ドメインが単一の背景時空を共有しているかどうかを決定するため、'Domains Correlations'の原則を導入する。
• 多世界解釈を用いて、エヴェレットの多宇宙を弦理論のランドスケープに埋め込む。
• 多宇宙を、量子状態（ヒルベルト空間）と古典的状態（時空）の2段階にモデル化し、その間の遷移を扱う。
• 量子多宇宙状態におけるエルゴード性とポincare再帰を分析し、宇宙の同一複製が生じる可能性を評価する。
• ユニタリティと相関構造を用いて、非連結と連結多宇宙モデルを区別する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 エヴェレット、永遠インフレーション、弦理論のランドスケープといった多宇宙モデルの中で、どれが物理的に現実的と見なせるか。
• RQ2 共通の定義がない中で、多宇宙が物理的現実に属するかどうかを決定づける基準は何か。
• RQ3 多宇宙の背景時空を一貫して定義するにはどうすればよく、ドメイン間の相関はどのような役割を果たすか。
• RQ4 多宇宙を、統一された時空とエネルギー保存を有する単一の物理的系として一貫して記述できるか。
• RQ5 量子多宇宙におけるエルゴード性とポincare再帰の意味は何か。それらは、宇宙の同一複製の確率にどのような影響を与えるか。

主な発見

• '永久運動の禁止'の原則により、多宇宙におけるエネルギー保存が保証され、時間パラメータを定義する基準が得られる。
• 'Domains Correlations'の原則により、物理的に現実のものとなるのは、単一の共有背景時空を持つ多宇宙に限ることが示唆される。
• 相関がなく、独立した時空を持つ非連結多宇宙は、物理的に無関係であり、到達不能であるため、現実的でないとされる。
• すべてのドメインが一つの時空を共有し、ユニタリな相関を保つ連結多宇宙は、物理的現実の可能性が高い候補である。
• 量子多宇宙状態におけるエルゴード性は、非平衡ダイナミクスによって成立条件が破られるため、極めて低い可能性である。これにより、ポincare再帰が成立せず、宇宙の同一複製も生じない。
• 宇宙の波動関数をランドスケープ上に置き、多世界解釈を適用することで、エヴェレットの多宇宙と弦理論のランドスケープ多宇宙が量子状態で等価になることが実現され、統合された。