[논문 리뷰] The Anthropic Landscape of String Theory

Leonard Susskind|ArXiv.org|2003. 02. 27.

Black Holes and Theoretical Physics참고 문헌 7인용 수 580

한 줄 요약

이 논문은 초끈이론이 대칭성이 깨진 수많은 단축화에 의해 기인한, 다양한 진공 에너지와 저에너지 물리를 가진 준안정 진공의 광범위한 지형을 수용할 수 있음을 제안한다. 관측된 작은 양의 진공 에너지 상수는 인과적 원리에 의해 설명되며, 디 de Sitter 진공은 일반화된 S-행렬에서의 공명 상태로 정의되며, 이는 우주의 진화가 이러한 진공들 사이의 터널링을 통해 초대칭적 종점으로 향해 일어남을 시사한다.

ABSTRACT

In this lecture I make some educated guesses, about the landscape of string theory vacua. Based on the recent work of a number of authors, it seems plausible that the lanscape is unimaginably large and diverse. Whether we like it or not, this is the kind of behavior that gives credence to the Anthropic Principle. I discuss the theoretical and conceptual issues that arise in developing a cosmology based on the diversity of environments implicit in string theory.

연구 동기 및 목표

• 관측된 매우 작지만 0이 아닌 진공 에너지 상수를 설명하기 위해 초끈이론 내에서의 유일한 진공으로는 이를 설명할 수 없음을 다루는 것.
• 지형이 단지 크기 이상으로 천문학적 크기—구글스나 구글플렉스 수준—이 되어 인과적 원리가 필수적인 프레임워크가 되어야 한다는 주장을 펼치는 것.
• 양자 중력 이론에서의 디 de Sitter 진공을 정의하는 이론적 프레임워크를 개발하는 것. 이는 산란 진폭과 공명을 사용함에도 불구하고 그 안정성 부족함을 고려하여 정의한다.
• 우주의 진화가 시간에 따라 불가역적으로 보이지만 양자역학의 미세한 가역성과 어떻게 조화를 이룰 수 있는지 모델링하기 위해, 디 de Sitter 단계를 일반화된 S-행렬에서의 공명으로 간주하는 것.
• 우주가 진공들 사이를 터널링하면서 진화하며, 먼 미래와 과거에 초대칭적 해가 초모듈리 스페이스 상의 점으로 수렴한다는 아이디어를 탐색하는 것.

제안 방법

• 진공의 잠재력 V(Φ)를 가진 스칼라 장(모듈라)의 공간으로 지형을 모델링하며, 국소 최소값은 서로 다른 진공 에너지 상수를 가진 진공에 해당한다.
• 초대칭적이고 V=0이며 평탄한 초모듈리 스페이스와 비초대칭적이고 V≠0이며 산들바위가 있는 지형 전체를 구분한다.
• 준안정적인 디 de Sitter 진공을 일반화된 S-행렬에서의 공명으로 간주하며, 인과적 패치에서의 점점 가까워지는 상태 개념을 사용한다.
• 시간 반전 대칭성과 미세 가역성을 사용하여 초기 상태와 최종 상태를 상호 시간 반전된 형태로 정의하며, 최종 상태는 초모듈리 스페이스에 수렴한다.
• 진공들 사이의 터널링 개념을 적용하여 우주의 진화를 기술하며, 서로 다른 진공에 있는 영역들을 분리하는 도메인 벽을 고려한다.
• 초기 상태와 최종 상태가 4차원이 아닐 수 있다는 가능성을 고려하며, 단축화 모듈라가 무한대 방향으로 굴곡되어 고차원 우주로 이어질 수 있음을 제기한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 관측된 진공 에너지 상수가 매우 작지만 0이 아닌 이유는 무엇이며, 이는 초끈이론 내에서 설명될 수 있는가?
• RQ2 정확한 대칭성이 없고 불안정한 성격을 지닌 디 de Sitter 진공의 양자중력 이론에서의 수학적 정의는 무엇인가?
• RQ3 우주의 시간의 화살표가 양자역학의 미세 가역성과 어떻게 조화를 이룰 수 있는가?
• RQ4 이러한 진공이 진정한 최저 상태가 아니더라도, 초끈이론 진공의 지형이 일반화된 S-행렬에서의 공명 집합으로 기술될 수 있는가?
• RQ5 초모듈리 스페이스는 우주의 우주론적 진화에서 어떤 역할을 하는가? 그리고 인과적 패치는 어떻게 그것으로 수렴하는가?

주요 결과

• 초끈이론 진공의 지형은 하늘만큼이나 광범위할 것으로 예상되며, 준안정 진공의 수는 구글스나 구글플렉스 수준이어서 관측된 진공 에너지 상수를 설명하기 위해 인과적 원리가 필수적이다.
• 진공 에너지 상수는 이론적으로 고유하게 결정되지 않으며, 가능한 진공의 수많은 구성 중 통계적 결과일 뿐이며, 관측된 값은 드문 경우이지만 가능한 구성이다.
• 준안정적인 디 de Sitter 진공은 일반화된 S-행렬에서의 공명으로 수학적으로 정의될 수 있으며, 이는 불안정함에도 불구하고 양자역학적 기술을 제공한다.
• 우주의 진화 최종 상태는 초모듈리 스페이스 상의 한 점으로 수렴하는 개방형 FRW 우주일 것으로 예상되며, 이는 초대칭적이고 평탄한 해에 해당한다.
• 시간 반전을 고려할 때 초기 상태는 이러한 최종 상태의 시간 반전된 형태일 것으로 예상되며, 이는 S-행렬 프레임워크에서 초기 및 최종 점점 가까워지는 조건이 대칭적인 역할을 한다는 것을 시사한다.
• 단축화 모듈라는 먼 미래나 과거에 무한대 방향으로 굴곡되어 고차원 우주로 이어질 수 있으며, 이는 인과적 패치의 초기 및 최종 상태가 4차원이 아닐 수 있음을 암시한다.