[论文解读] 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 8

一句话总结

本文提出了兩個基礎原則——'永動不成立'與'領域關聯'——用以定義多元宇宙的本體論與背景時空，主張唯有具備共享時空與能量守恆的連通多元宇宙才具有物理意義。本文在量子至經典轉折的框架下統合了 Everett、永恒 inflation 與弦論景观多元宇宙，並指出唯有此類多元宇宙才能屬於物理現實的一部分。

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.

研究动机与目标

• 透過定義多元宇宙理論中物理現實的標準，解決多元宇宙本體論的基礎問題。
• 解決何種多元宇宙類型——Everett、永恒 inflation 或弦論景觀——對應於物理現實的模糊性。
• 建立決定多元宇宙背景時空與時間結構的原則。
• 在單一一致的框架下統合量子力學、暴脹理論與弦論多元宇宙的預測。
• 主張唯有具備共享時空與能量守恆的連通多元宇宙才能具有物理真實性，拒絕非連通模型為無關緊要。

提出的方法

• 將「永動不成立」原則作為定義多元宇宙時間參數的標準，確保能量守恆。
• 引入「領域關聯」原則，以判斷所有多元宇宙領域是否共享單一背景時空。
• 運用量子力學的多世界詮釋，將 Everett 多元宇宙嵌入弦論景觀之中。
• 將多元宇宙建模為兩個階段：量子階段（希爾伯特空間）與經典階段（時空），並在兩者之間設立轉折。
• 分析量子多元宇宙階段中的遍歷性與 Poincaré 復現現象，以評估宇宙重複的機率。
• 利用幺正性與關聯結構，區分非連通與連通的多元宇宙模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 哪種多元宇宙模型——Everett、永恒 inflation 或弦論景觀——可被視為具有物理真實性？
• RQ2 在缺乏共識定義的情況下，決定多元宇宙是否屬於物理現實的標準是什麼？
• RQ3 如何一致地定義多元宇宙的背景時空？領域之間的關聯扮演何種角色？
• RQ4 多元宇宙能否被一致地描述為具有統一時空與能量守恆的單一物理系統？
• RQ5 遍歷性與 Poincaré 復現對量子多元宇宙有何影響？它們如何影響宇宙重複的機率？

主要发现

• 「永動不成立」原則確保多元宇宙中能量守恆，從而提供定義時間參數的標準。
• 「領域關聯」原則暗示唯有共享單一背景時空的多元宇宙才具有物理真實性。
• 缺乏關聯與獨立時空的非連通多元宇宙被視為物理上無關緊要且極不可能，因其不可及性。
• 連通多元宇宙中，所有領域共享同一時空並維持幺正關聯，是更可能的物理現實候選。
• 由於非平衡動力學破壞了 Poincaré 復現的條件，量子多元宇宙階段的遍歷性極不可能，因而阻止了宇宙重複的出現。
• 透過將宇宙波函數置於景觀之上並應用多世界詮釋，成功統合了 Everett 與弦論景觀多元宇宙，使其在量子階段等價。