[论文解读] Gravitation Without Curved Space-time

Kris Krogh|arXiv (Cornell University)|Oct 18, 1999

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 44被引用 9

一句话总结

本文提出了一种基于de Broglie波光学的量子引力理论，其中引力源于平坦时空几何中的波干涉，避免了时空弯曲。该理论重现了广义相对论的标准检验，但预测了不同的二阶光线偏转和Lense-Thirring效应结果，这些结果可通过Gravity Probe B和LATOR实验进行检验。

ABSTRACT

A quantum-mechanical theory of gravitation is presented, where the motion of particles is based on the optics of de Broglie waves. Here the large-scale geometry of the universe is inherently flat, and its age is not constrained to < 13 Gyr. While this theory agrees with the standard experimental tests of Einstein's general relativity, it predicts a different second-order deflection of light, and measurement of the Lense-Thirring effect in the upcoming NASA experiment Gravity Probe B.

研究动机与目标

• 开发一种不依赖于弯曲时空几何的量子引力理论。
• 通过在平坦宇宙中de Broglie波的波干涉来解释引力现象。
• 在保持与广义相对论既定实验检验相容的前提下，调和量子力学与引力。
• 预测可观测的广义相对论偏离，特别是在二阶光线偏转和Lense-Thirring效应方面。
• 提供一种无130亿年以下年龄限制的宇宙学框架，与平坦大尺度几何一致。

提出的方法

• 基于de Broglie波的光学类比构建拉格朗日量，将引力视为波传播中的相位变化。
• 从波光学框架推导运动方程，表明粒子轨迹源于波的干涉。
• 修订拉格朗日量，并在基于波的形式体系中引入相对论性加速度和引力辐射项。
• 将该理论应用于月球轨道，推导出无需时空曲率的轨道动力学修正。
• 利用光学-力学类比，将波行为与经典引力运动联系起来。
• 在平坦时空假设下修订宇宙学模型，使宇宙年龄不受标准宇宙学界限约束。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否通过de Broglie物质波的波光学方法，在不引入弯曲时空的前提下描述引力？
• RQ2 该波基理论在弱场区域如何重现广义相对论的预测？
• RQ3 该理论在二阶光线偏转和参考系拖曳效应方面预测了哪些与广义相对论的偏离？
• RQ4 该理论如何在平坦时空框架下解释月球及其他天体的运动？
• RQ5 该理论对宇宙年龄和大尺度几何有何影响？

主要发现

• 该理论重现了光线的一阶偏转和水星近日点进动，与广义相对论一致。
• 它预测的二阶光线偏转与广义相对论不同，提供了可检验的区分依据。
• Lense-Thirring效应的预测与广义相对论存在差异，对Gravity Probe B和LATOR实验具有启示意义。
• 在该理论框架内计算了月球轨道，结果与观测一致，且无需引入时空曲率。
• 该理论允许一种平坦时空宇宙学，且宇宙年龄无下限。
• 相对论性加速度和引力辐射从波基形式体系中推导而出，扩展了其预测范围。