[论文解读] General Ether Theory and Graviton Mass

I. Schmelzer|arXiv (Cornell University)|Nov 20, 1998

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 6被引用 4

一句话总结

本文通过修正广义以太理论中的宇宙学常数符号，提出其改进版本，得到一个振荡宇宙模型，无需引入暴胀即可解决视界问题。该理论被证明与卢古诺夫的具有大质量引力子的相对论性引力理论等价，同时也与一种包含四个非标准标量场及负宇宙学常数的广义相对论变体等价。

ABSTRACT

We introduce additional restriction into "general ether theory" - a generalization of Lorentz ether theory to gravity - which fixes the signs of the cosmological constants in this theory. This leads to an oscillating universe, thus, solves the cosmological horizon problem without inflation. We prove the equivalence of the Lagrangian of this theory with Logunov's "relativistic theory of gravity" with massive graviton and a variant of GR with four non-standard scalar fields and negative cosmological constant. We consider the remaining differences between these theories.

研究动机与目标

• 通过在广义以太理论中对宇宙学常数符号施加限制，以不依赖暴胀的方式解决宇宙视界问题。
• 建立一个宇宙通过振荡实现周期演化的历史理论框架。
• 证明改进后的广义以太理论与卢古诺夫的具有大质量引力子的相对论性引力理论在数学上等价。
• 将所得理论与一种包含四个非标准标量场及负宇宙学常数的修正广义相对论模型进行比较。
• 阐明尽管拉格朗日量等价，这些理论之间仍存在的物理与概念性差异。

提出的方法

• 在广义以太理论中施加额外限制，以固定宇宙学常数的符号，确保得到周期性振荡的宇宙解。
• 推导受限制的广义以太理论的拉格朗日量，并与卢古诺夫的具有大质量引力子的相对论性引力理论进行比较。
• 识别出一种包含四个非标准标量场及负宇宙学常数的广义相对论变体。
• 利用拉格朗日量的数学等价性，证明受限制的广义以太理论在动力学上等价于卢古诺夫理论及修正的广义相对论模型。
• 分析等价理论之间的物理含义及残余差异，重点关注解释方式与边界条件。
• 采用经典场论与广义相对论中的标准技术，包括作用量原理与对称性分析，以确立理论间的等价性。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否通过在广义以太理论中修改宇宙学常数的符号，而不借助暴胀来解决宇宙视界问题？
• RQ2 改进后的广义以太理论与卢古诺夫的具有大质量引力子的相对论性引力理论之间在数学与物理上存在何种关系？
• RQ3 受限制的广义以太理论的拉格朗日量与一种包含四个非标准标量场及负宇宙学常数的修正广义相对论模型相比如何？
• RQ4 尽管拉格朗日量等价，这些等价理论之间存在哪些物理差异？
• RQ5 该理论是否预测一个振荡宇宙？这如何影响宇宙学初始条件？

主要发现

• 在广义以太理论中对宇宙学常数符号施加限制，可导出一个振荡宇宙模型，无需暴胀即可解决视界问题。
• 改进后的广义以太理论的拉格朗日量在数学上等价于卢古诺夫的具有大质量引力子的相对论性引力理论。
• 该理论也等价于一种特定的广义相对论变体，该变体包含四个非标准标量场及负宇宙学常数。
• 尽管拉格朗日量等价，各理论在解释方式与物理内容上仍存在细微差异，尤其体现在边界条件与场的行为上。
• 该模型通过允许宇宙的周期性演化，避免了初始奇点问题。
• 在卢古诺夫形式中，大质量引力子对应于等价广义以太框架中的物理自由度，支持一条一致的量子引力路径。