[论文解读] Chameleonic equivalence postulate and wave function collapse

Andrea Zanzi|arXiv (Cornell University)|Apr 3, 2014

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 68被引用 5

一句话总结

本文提出了变色龙等效原理（CEP），主张量子引力源于规范异常，物质场质量通过变色龙场随局部密度动态调整。CEP 为爱因斯坦等效原理提供了微观基础，并表明量子力学中的波函数坍缩可能源于变色龙介导的相互作用，从而提出了一种将引力、规范对称性与量子退相干联系起来的新机制。

ABSTRACT

A chameleonic solution to the cosmological constant problem and the non-equivalence of different conformal frames at the quantum level have been recently suggested [Phys. Rev. D82 (2010) 044006]. In this article we further discuss the theoretical grounds of that model and we are led to a chameleonic equivalence postulate (CEP). Whenever a theory satisfies our CEP (and some other additional conditions), a density-dependence of the mass of matter fields is naturally present. Let us summarize the main results of this paper. 1) The CEP can be considered the microscopic counterpart of the Einstein's Equivalence Principle and, hence, a chameleonic description of quantum gravity is obtained: in our model, (quantum) gravitation is equivalent to a conformal anomaly. 2) To illustrate one of the possible applications of the CEP, we point out a connection between chameleon fields and quantum-mechanical wave function collapse. The collapse is induced by the chameleonic nature of the theory. We discuss the collapse for a Stern-Gerlach experiment and for a diffraction experiment with electrons. More research efforts are necessary to verify whether these ideas are compatible with phenomenological constraints.

研究动机与目标

• 通过将爱因斯坦等效原理推广至量子领域，建立变色龙描述量子引力的理论基础。
• 通过引入质量随物质密度增加的变色龙场，解决宇宙学常数问题，实现在局部尺度上规范对称性破缺，同时在宇宙学尺度上保持其不变性。
• 探讨变色龙场与量子力学波函数坍缩之间的联系，特别是在斯特恩-盖拉赫实验和电子衍射实验的背景下。
• 研究变色龙机制是否能为波函数坍塌提供动力学起源，从而解决量子力学中的基础性问题。

提出的方法

• 提出变色龙等效原理（CEP）作为爱因斯坦等效原理在量子层面的推广，将引力与规范异常联系起来。
• 引入一个获得依赖密度质量的变色龙场 $\sigma$，其势能由局域物质能量密度决定。
• 应用 CEP 推导出一种修正的量子动力学，其中由于变色龙介导的相互作用，叠加态被破坏。
• 使用共形群的投影表示来建模坍缩过程，并将其与量子力学中的投影假说联系起来。
• 分析两个量子实验中的波函数坍缩：斯特恩-盖拉赫装置和电子衍射，表明变色龙相互作用可诱导退相干。
• 依赖共形场论框架与布居廖夫变换，描述自由电子气中的真空结构与激发态，进而关联到有效粒子的涌现。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否通过一种将引力与规范异常联系起来的变色龙机制，将爱因斯坦等效原理推广至量子领域？
• RQ2 由变色龙场诱导的、依赖于密度的物质场质量，如何导致量子系统中叠加原理的破坏？
• RQ3 变色龙相互作用是否能自然诱导量子测量中的波函数坍缩，例如在斯特恩-盖拉赫或电子衍射实验中？
• RQ4 共形群的投影表示在变色龙框架内建模坍缩过程时起什么作用？
• RQ5 是否可能构建一个一致的量子引力模型，使得普朗克常数 $h$ 成为变色龙场 $\sigma$ 的函数？

主要发现

• 提出变色龙等效原理（CEP）作为爱因斯坦等效原理的微观对应物，将量子引力嵌入规范异常框架之中。
• CEP 自然导致物质场获得依赖密度的质量，其中变色龙场 $\sigma$ 在高密度环境中质量增加。
• 在斯特恩-盖拉赫和电子衍射实验中，波函数坍缩被证明源于变色龙介导的相互作用，动态地破坏了叠加原理。
• 该坍缩机制与共形群的投影表示相关联，表明共形对称性与量子测量之间存在深层联系。
• 该模型表明，量子引力可能并不需要一个基本的普朗克尺度，而是源于共形对称性与变色龙动力学的相互作用。
• 与现有约束的拟合性仍有待验证，未来需进一步研究以检验该模型在量子退相干与第五种力探测实验数据中的表现。