[论文解读] Quantum Cosmology and the Constants of Nature

Alexander Vilenkin|ArXiv.org|Dec 15, 1995

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 6被引用 10

一句话总结

本文提出，在物理常数可变的多元宇宙框架下，宇宙波函数描述了具有不同常数的宇宙集合。利用‘平凡性原则’，推导出这些常数的概率分布，并将其应用于暴胀、密度涨落以及宇宙学常数，得出其观测值的可检验预测。

ABSTRACT

In models where the constants of Nature can take more than one set of values, the cosmological wave function $ψ$ describes an ensemble of universes with different values of the constants. The probability distribution for the constants can be determined with the aid of the `principle of mediocrity' which asserts that we are a `typical' civilization in this ensemble. I discuss the implications of this approach for inflationary scenarios, the origin of density fluctuations, and the cosmological constant.

研究动机与目标

• 探讨物理常数在不同宇宙中可变的多元宇宙框架下的影响。
• 解决为何观测到的常数（如宇宙学常数）具有特定数值的问题。
• 应用平凡性原则，推导出宇宙集合中常数的概率分布。
• 考察该框架对暴胀模型及密度涨起源的影响。
• 评估观测到的宇宙学常数与常数分布预测的一致性。

提出的方法

• 使用宇宙波函数 ψ 描述具有不同自然常数取值的宇宙集合。
• 应用平凡性原则，假设观测者在该集合中具有典型性。
• 从波函数和平凡性假设中推导出常数的概率分布。
• 将该框架应用于暴胀宇宙学，评估观测到的密度涨落的可能性。
• 将该方法扩展，以评估在多元宇宙分布背景下观测到的宇宙学常数的数值。
• 该方法使用具有多种可能真空态的量子宇宙学模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 在物理常数可变的多元宇宙中，是什么决定了基本常数的观测值？
• RQ2 如何利用平凡性原则为常数的不同取值分配概率？
• RQ3 多元宇宙模型对暴胀宇宙学中原初密度涨幅的预测是什么？
• RQ4 为何观测到的宇宙学常数远小于理论预期值？
• RQ5 观测到的常数数值能否被解释为所有可能宇宙集合中的典型值？

主要发现

• 常数的概率分布由宇宙波函数和平凡性假设推导得出，偏好与观测者存在一致的取值。
• 该模型预测，暴胀中观测到的密度涨幅在多元宇宙中属于典型值。
• 宇宙学常数被发现与集合中预期的典型值一致，从而解决了‘小值’问题。
• 该框架提供了一种机制，无需微调即可选择观测到的常数取值。
• 结果表明，观测到的物理常数取值并非偶然，而是在物理常数可变的多元宇宙中统计上可预期的。