[论文解读] Emergent entropic nature of fundamental interactions

Emre Di̇l, Tuğrul Yumak|arXiv (Cornell University)|Feb 11, 2017

Cosmology and Gravitation Theories被引用 1

一句话总结

本文将Verlinde的熵力引力理论扩展至统一所有基本相互作用，通过全息原理从熵的角度推导出电磁力——包括静电和磁力。该框架进一步推广至强相互作用和弱相互作用，推导出协变的熵力麦克斯韦方程，并提出所有基本相互作用具有统一的熵起源。

ABSTRACT

In this paper, we generalize Verlinde's entropic gravity proposal on the other fundamental interactions of nature. We begin by introducing the entropic origin of the Coulomb's electrostatic force, and then the magnetic force, by assuming the holographic principle holds when a charged particle approaches a screen enclosing the emerged part of the spacetime due to a source. We assume that the entropy of the screen changes when the charge approaches as in the Verlinde's approach. Thereafter, we obtain the entropic Maxwell equations in both classical and covariant form by means of the holographic principle hold for the source. Considering the gauge covariant structure of the fundamental forces, we implicitly generalize the entropic origin of the electromagnetic force into the strong and weak nuclear forces. The possibility of the entropic origin of the all fundamental forces of nature is assumed to make a meaningful contribution to the unification scheme of the fundamental forces.

研究动机与目标

• 通过全息原理将Verlinde的熵力引力理论扩展至电磁力。
• 通过全息屏上熵变推导出静电与磁力的熵起源。
• 利用规范协变性将熵力框架推广至强相互作用与弱相互作用。
• 提出所有基本相互作用具有统一的熵起源，作为迈向量子引力理论的一步。

提出的方法

• 假设当带电粒子因源而趋近于封闭时空的全息屏时，全息原理依然适用。
• 将粒子趋近时屏上熵变的模型化为与Verlinde处理引力时类似的方法。
• 利用熵变与全息约束，推导出熵力麦克斯韦方程的类经典与协变形式。
• 利用规范协变结构，将熵起源从电磁力推广至强相互作用与弱相互作用。
• 在统一的全息框架下，将相同的熵基机制应用于所有基本相互作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 静电力是否可从全息屏上的熵变中涌现？
• RQ2 磁力是否也可通过相同的全息原理以熵的方式推导？
• RQ3 所得的熵力方程是否能重现标准协变形式的麦克斯韦方程？
• RQ4 电磁力的熵起源是否可推广至强相互作用与弱相互作用？
• RQ5 是否存在一个一致的框架，使得所有基本相互作用均源于熵与全息原理？

主要发现

• 静电力被推导为当电荷趋近全息屏时，由屏上熵变产生的熵力。
• 磁力也通过熵变类似地推导，将熵力机制扩展至电磁相互作用。
• 成功地从全息与熵基框架中推导出熵力麦克斯韦方程的协变与类经典形式。
• 基本相互作用的规范协变结构使得熵起源从电磁力隐含推广至强相互作用与弱相互作用。
• 本文提出一个统一方案，其中所有基本相互作用均源于熵与全息原理，暗示了更深层次的理论统一性。