[论文解读] Connecting Quantum and Cosmic Scales by a Decreasing-Light-Speed Model

Juan Casado|arXiv (Cornell University)|Apr 6, 2004

Cosmology and Gravitation Theories被引用 3

一句话总结

本文提出一个宇宙学模型，其中光速随时间减小，通过将可观测宇宙的半径、年龄和质量与普朗克单位关联，实现量子尺度与宇宙尺度的统一。该模型表明，普朗克长度和时间随时间增加，而普朗克质量保持不变，从而解决了早期宇宙中量子引力的矛盾，并得出宇宙事件视界熵恒定的结论。

ABSTRACT

In this paper we point out that the radius R, the age t and the mass M of the observable Universe are proportional to Planck units for length lp, time tp and mass mp.This hypothesis is related, by a cosmological model linking the universal expansion to the speed of light, with a time variation of c and of the Planck constant, which implies that lp and tp increase with time while mp remains constant. We discuss some of the implications these relationships could have on quantum cosmology and obtain that the Universe entropy associated to the event horizon is constant along its history. Quantum effects were smaller in the past, in such a way that their conflict with general relativity about the Planck era vanishes.

研究动机与目标

• 通过引入随时间变化的光速，统一量子力学与广义相对论。
• 以普朗克单位解释可观测宇宙的观测尺度（半径、年龄、质量）。
• 解决普朗克时期量子效应与广义相对论之间的矛盾。
• 探讨该模型对量子宇宙学及宇宙热力学的影响。
• 证明宇宙事件视界熵在整个宇宙历史中保持恒定。

提出的方法

• 提出一个光速 c 随时间减小的宇宙学模型，其与宇宙膨胀相关联。
• 推导可观测宇宙半径 R、年龄 t 和质量 M 与普朗克单位（lp, tp, mp）之间的关系。
• 假设普朗克长度 lp 和普朗克时间 tp 随时间增加，而普朗克质量 mp 保持不变。
• 利用 c 和 h（普朗克常数）的时间变化，推导基本单位的标度关系。
• 将该模型应用于计算宇宙事件视界的熵，并证明其在整个历史中保持恒定。
• 分析早期宇宙中量子效应的影响，表明由于光速减小，过去量子效应更小。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在一致的宇宙学框架下，将可观测宇宙的参数（R, t, M）与普朗克单位关联？
• RQ2 光速减小对基本常数演化有何影响？
• RQ3 随时间变化的 c 如何影响量子力学与广义相对论的统一？
• RQ4 在此模型下，与宇宙事件视界相关的熵表现出何种行为？
• RQ5 为何在此光速减小的场景下，早期宇宙的量子效应不那么显著？

主要发现

• 可观测宇宙的半径 R、年龄 t 和质量 M 分别与普朗克长度 lp、普朗克时间 tp 和普朗克质量 mp 成正比。
• 该模型表明，普朗克长度和时间随宇宙时间增加，而普朗克质量保持不变。
• 宇宙事件视界熵在整个宇宙历史中保持恒定。
• 由于光速减小，过去量子效应更小，从而解决了普朗克时期量子力学与广义相对论之间的矛盾。
• c 和 h 的时间变化导致基本单位在整个宇宙演化过程中保持一致的标度关系。
• 该模型通过动态光速提供了一种统一量子与宇宙尺度的机制。