[論文レビュー] Gravitation Without Curved Space-time

Kris Krogh|arXiv (Cornell University)|Oct 18, 1999

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 44被引用数 9

ひとこと要約

この論文は、de Broglie波光学に基づく量子力学的重力理論を提唱する。重力は平坦な時空幾何における波の干渉から生じ、曲がった時空を仮定しない。一般相対性理論の標準的検証を再現するが、第二階層の光の屈折において異なる予測をし、Lense-Thirring効果についてもGravity Probe BおよびLATOR実験で検証可能な異なる結果を予測する。

ABSTRACT

A quantum-mechanical theory of gravitation is presented, where the motion of particles is based on the optics of de Broglie waves. Here the large-scale geometry of the universe is inherently flat, and its age is not constrained to < 13 Gyr. While this theory agrees with the standard experimental tests of Einstein's general relativity, it predicts a different second-order deflection of light, and measurement of the Lense-Thirring effect in the upcoming NASA experiment Gravity Probe B.

研究の動機と目的

• 曲がった時空幾何を仮定しない量子力学的重力理論の構築を目的とする。
• 平坦な宇宙におけるde Broglie波の干渉によって重力現象を説明することを目的とする。
• 量子力学と重力を統合しつつ、一般相対性理論の既知の実験的検証と整合性を保つことを目的とする。
• 特に第二階層の光の屈折およびLense-Thirring効果において、一般相対性理論からの測定可能な逸脱を予測することを目的とする。
• 13 Gyr未満の年齢制約のない平坦な大規模幾何と整合する宇宙論的枠組みを提供することを目的とする。

提案手法

• de Broglie波の光学的類似性に基づくラグランジアンを定式化し、重力を波の伝播における位相シフトとして扱う。
• 波光学の枠組みから運動方程式を導出し、粒子の軌道が波の干渉から生じることを示す。
• ラグランジアンを再考し、波に基づく形式主義内に相対論的加速度および重力放射項を導入する。
• 月の軌道に理論を適用し、曲率を必要としない軌道力学の補正を導出する。
• 光学的力学的類似性を用いて、波の振るまいと古典的重力運動を結びつける。
• 平坦な時空の仮定の下で宇宙論的モデルを再考し、標準的宇宙論的境界によって年齢が制約されないことを可能にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 de Broglie物質波の波動光学を用いることで、曲がった時空を仮定せずに重力を記述できるか？
• RQ2 この波に基づく理論は、弱い場の領域で一般相対性理論の予測をどのように再現するか？
• RQ3 この理論は、第二階層の光の屈折およびフレーム・ドラッグ効果において、一般相対性理論からどの程度逸脱するか？
• RQ4 この理論は、平坦な時空の枠組みにおいて月や他の天体の運動をどのように説明するか？
• RQ5 この理論は、宇宙論的年齢および大規模幾何にどのような意味を持つのか？

主な発見

• 理論は、第一階層の光の屈折および水星の近日点移動を一般相対性理論と一致するように再現する。
• 一般相対性理論とは異なる第二階層の光の屈折を予測し、区別可能なテストを提供する。
• Lense-Thirring効果が一般相対性理論とは異なると予測され、Gravity Probe BおよびLATOR実験に影響を及ける。
• 月の軌道がこの枠組み内で計算され、曲率を必要とせずに観測と整合的であることが示された。
• 理論は、一般相対性理論の境界を超える平坦な時空宇宙論を可能にし、宇宙の年齢に下限がないことを許容する。
• 相対論的加速度および重力放射が波に基づく形式主義から導出され、その予測的範囲が拡張された。