[论文解读] Emergent Gauge Fields

P. Freund|arXiv (Cornell University)|Aug 24, 2010

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 9被引用 5

一句话总结

本文将埃里克·维尔林德的熵力引力理论推广至更高维空间，表明阿贝尔与非阿贝尔规范场——以及物质——亦可从更高维的熵力机制中涌现。通过在卡鲁扎-克莱因或M理论框架下对D维熵力引力进行维数约化，杨-米尔斯规范场作为引力的分量出现，暗示所有基本作用力与物质可能均为涌现而非基本存在。

ABSTRACT

Erik Verlinde's proposal of the emergence of the gravitational force as an entropic force is extended to abelian and non-abelian gauge fields and to matter fields. This suggests a picture with no fundamental forces or forms of matter whatsoever.

研究动机与目标

• 将维尔林德的熵力引力机制扩展至包含规范场与物质。
• 证明规范场可通过卡鲁扎-克莱因维数约化从高维熵力引力中涌现。
• 通过引入额外的紧致维度，解决4维熵力论证中的符号问题。
• 主张所有基本作用力与物质可能均为涌现，挑战标准模型中基本场的观念。
• 将此涌现图像与切夫的自举程序及M理论基础相联系。

提出的方法

• 在任意维度下使用维尔林德的熵力机制，适用于D维时空。
• 对D维时空进行卡鲁扎-克莱因维数约化，降至d < D维，其中D−d维为紧致化维度。
• 证明即使在电荷共轭下，D维引力亦可约化为包含偶与奇宇称场的d维理论。
• 将d维理论中的规范场识别为高维度度量的分量，从而从引力中涌现。
• 在D=11超引力中证明，尽管所有场在C下均为偶宇称，但其约化至4维的理论仍包含正负电荷粒子。
• 通过引入高阶曲率项，在兰索斯-洛韦洛克引力中解释高阶规范相互作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 规范场是否可通过类似于维尔林德引力的熵力机制涌现？
• RQ2 额外紧致维度的引入如何解决4维熵力规范场论中的符号问题？
• RQ3 电荷共轭对称性在高维熵力引力及其4维约化中起何作用？
• RQ4 所有基本作用力与物质场是否可在统一框架中被视为涌现？
• RQ5 该涌现图像是否与M理论及自举哲学一致？

主要发现

• d维空间中的规范场作为D维熵力引力的分量涌现，尤其通过卡鲁扎-克莱因约化机制。
• 在所有场在电荷共轭下均为偶宇称的高维空间中，规范场的熵起源保持一致。
• D=11超引力的4维约化产生包含正负电荷粒子的理论，避免了直接4维熵力论证中的负温度问题。
• 该机制自然生成杨-米尔斯动力学，包括兰索斯-洛韦洛克引力中的高阶规范相互作用。
• 所有基本作用力与物质场可能均为涌现，暗示对标准模型基本场观念的根本性突破。
• 该框架与自举哲学及M理论一致，暗示涌现时空与规范结构之间存在深刻统一。