[논문 리뷰] All higher curvature gravities can be bootstrapped from their linearizations

S. Deser|arXiv (Cornell University)|2017. 05. 24.

Black Holes and Theoretical Physics인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 고곡률 중력 이론—특히 이차 곡률 항을 포함하는 이론들—이 선형화된 평탄한 공간 형태에서의 자기결합을 통해 일관적으로 유도될 수 없다는 것을 보여준다. 유일한 예외는 비물리적인 선형화 절차를 거치는 경우뿐이며, 유일하게 이 부트스트랩 테스트에 성공하는 것은 일반 상대성 이론(GR)이다. 이는 중력 이론의 비선형 완성에서 근본적인 차이를 드러낸다.

ABSTRACT

We show that higher curvature order gravities, in particular the propagating quadratic curvature models, cannot be derived by self-coupling from their linear, flat space, forms, except through an unphysical version of linearization; only GR can. Separately, we comment on an early version of the self-coupling bootstrap.

연구 동기 및 목표

• 고곡률 중력 이론이 선형화된 평탄한 공간 형태에서 자기결합을 통해 일관되게 구성될 수 있는지 조사하기.
• 해당 자기결합 절차가 물리적이고 타당한 비선형 이론을 도출할 수 있는 조건을 규명하기.
• 왜 일반 상대성 이론(GR)만 고곡률 중력 모델들 중에서 부트스트랩 테스트에 성공하는지 명확히 하기.
• 고곡률 중력에 대한 초기 자기결합 부트스트랩 절차의 결함을 분석하기.
• 고곡률 중력에서 물리적으로 일관된 비선형 완성과 비물리적인 것들을 구분하는 기준을 설정하기.

제안 방법

• 특히 이차 곡률 불변량을 포함하는 고곡률 중력 작용의 구조 분석.
• 선형화된 중력 작용을 비선형 완성의 출발점으로 삼아 자기결합 부트스트랩 방법 적용.
• 결과로 도출된 비선형 이론의 일관성, 특히 자유도의 전파 여부에 대한 검토.
• 해당 절차에서 유일하게 일관되고 게임이 없는 비선형 완성을 유지하는 이론은 일반 상대성 이론임을 규명.
• 부트스트랩 절차의 결과를 선형화된 중력의 알려진 성질과 평탄한 공간 근사와 비교.
• 부트스트랩을 고곡률 모델으로 확장하려는 尝시가 비물리적인 선형화 조건이 도입되지 않는 한 실패함을 입증.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이차 곡률 항을 포함하는 고곡률 중력 모델, 예를 들어 이러한 이론들이 선형화된 평탄한 공간 형태에서 자기결합을 통해 일관되게 유도될 수 있는가?
• RQ2 자기결합 절차가 물리적으로 타당한 비선형 중력 이론을 도출하기 위해 충족되어야 할 조건은 무엇인가?
• RQ3 왜 일반 상대성 이론만 고곡률 중력 모델들 중에서 자기결합 부트스트랩 테스트에 유일하게 성공하는가?
• RQ4 고곡률 중력에 적용된 초기 자기결합 부트스트랩 절차의 결함는 무엇인가?
• RQ5 비선형 중력 이론 구성의 맥락에서 선형화 절차가 비물리적으로 되는 조건는 언제인가?

주요 결과

• 이차 곡률 불변량을 포함하는 고곡률 중력 모델들은 자기결합을 통해 선형화된 평탄한 공간 형태에서 일관되게 유도될 수 없다.
• 자기결합 부트스트랩 테스트에 성공하는 유일한 이론은 일반 상대성 이론이며, 이는 이 절차 동안에도 일관성을 유지한다.
• 고곡률 중력에 대한 부트스트랩을 확장하려는 尝시는 비물리적인 선형화 조건이 도입되지 않는 한 비물리적인 결과를 낳는다.
• 고곡률 모델들에 대한 부트스트랩의 실패는 자기결합을 통한 비선형 완성에 대한 근본적인 장애를 드러낸다.
• 초기 자기결합 부트스트랩 절차는 일반 상대성 이론을 초월해 적용될 경우 선형화 과정에서 비물리적인 가정이 포함되어 있어 일관성이 없다는 것이 입증된다.
• 결과적으로 일반 상대성 이론과 다른 고곡률 중력 모델들 사이에서 자기결합을 통한 비선형 실현 가능성에 있어 명확한 구분이 존재한다.