백그라운드 독립성

Background independence

배경 독립성은 이론 물리학에서 이론의 정의 방정식이 시공간 내의 실제 형태와 다양한 필드의 값으로부터 독립되어야 하는 조건입니다.특히 이것은 특정 좌표계를 참조하지 않는 것이 가능해야 한다는 것을 의미한다. 이론에는 좌표가 없어야 한다.또한 다른 시공간 구성(또는 배경)을 기본 방정식의 다른 해법으로 구해야 한다.

묘사

배경 독립성은 물리학 이론의 느슨하게 정의된 속성이다.대략적으로 말하면, 그것은 "수작업"으로 배치되는 공간과 시간을 기술하는 데 사용되는 수학적 구조의 수를 제한한다.대신, 이 구조들은 아인슈타인 장 방정식과 같은 동적 방정식의 결과물이므로, 사람들은 첫 번째 원리에서 어떤 형태를 취해야 하는지를 결정할 수 있다.메트릭의 형태가 계산의 결과를 결정하기 때문에, 배경 독립성이 있는 이론은 예측을 하기 위해 더 적은 입력을 필요로 하기 때문에, 그것이 없는 이론보다 더 예측이 가능하다.이것은 기본 이론에서 더 적은 자유 매개변수를 원하는 것과 유사합니다.

배경 독립성은 이론에서 예측해야 할 수학적 대상을 파라미터뿐만 아니라 기하학적 구조까지 포함하는 것으로 볼 수 있습니다.이를 요약하면, Rickles는 다음과 같이 쓰고 있다: "배경 구조는 역동적인 구조와 대조되며, 배경 독립 이론은 후자 유형만을 소유한다. 명백히, 배경 의존 이론은 후자 [1]유형 외에 전자의 유형을 소유하는 이론이다."

일반 상대성 이론에서, 배경 독립성은 시공간 측정이 동적 [2]방정식의 해라는 특성과 동일하다.고전역학에서는 그렇지 않습니다.물리학자가 실험적인 관찰과 일치하도록 메트릭을 고정합니다.측정지표의 형태가 물리적 예측에 영향을 미치지만 이론상으로는 예측되지 않기 때문에 이것은 바람직하지 않다.

명확한 배경 독립성

명확한 배경 독립성은 주로 신체적 요구라기보다는 미적 요구입니다.이는 미분 기하학에서 방정식을 차트 및 좌표 삽입의 선택과 독립적인 형태로 작성하도록 요구하는 것과 유사하고 밀접하게 관련되어 있습니다.만약 배경에 의존하지 않는 형식주의가 존재한다면, 그것은 더 간단하고 우아한 방정식으로 이어질 수 있다.그러나 이론이 명백히 배경에 의존하지 않도록 요구하는 물리적 내용은 없습니다. 예를 들어 일반 상대성 방정식은 물리적 의미에 영향을 미치지 않고 로컬 좌표로 다시 쓰여질 수 있습니다.

비록 속성을 명시하는 것이 미적인 것일 뿐이지만, 그것은 이론이 실제로 그러한 속성을 가지고 있는지 확인하는 데 유용한 도구입니다.예를 들어, 이론이 명백히 로렌츠 불변적인 방식으로 쓰여져 있다면, 로렌츠 불변성이 보존되어 있는지 확인하기 위해 모든 단계에서 확인할 수 있다.재산에 대한 명확한 언급은 또한 이론이 실제로 그 속성을 가지고 있는지 아닌지도 명확히 한다.고전역학을 명백히 로렌츠 불변으로 만들 수 없다는 것은 이론가의 상상력의 부족을 반영하는 것이 아니라 이론의 물리적 특징을 반영한다.고전 역학이나 전자기학을 배경으로부터 독립시키는 것도 마찬가지입니다.

양자 중력 이론

양자중력 연구의 투기적 특성 때문에 배경 독립성의 올바른 구현에 대한 많은 논란이 있다.궁극적으로, 답은 실험에 의해 결정되지만, 실험이 양자 중력 현상을 탐사할 수 있을 때까지, 물리학자들은 논쟁에 만족해야 한다.다음은 가장 큰 양자-중력 접근법 두 가지를 간략하게 요약한 것입니다.

물리학자들은 4D 양자 중력보다 훨씬 단순한 문제인 3D 양자 중력 모델을 연구했다.이러한 모델에서는 2개의 다른 [3]토폴로지 간에 0이 아닌 천이 진폭, 즉 토폴로지가 변화합니다.이것과 다른 유사한 결과들은 물리학자들로 하여금 어떠한 일관된 양자 중력 이론도 동적 과정으로서 위상 변화를 포함해야 한다고 믿게 한다.

끈 이론

끈 이론은 보통 고정된 배경을 중심으로 섭동 이론과 함께 공식화된다.이렇게 정의된 이론이 국지적으로 배경 불변적일 수 있지만, 만약 그렇다면, 그것은 명백하지 않고 정확한 의미가 무엇인지 명확하지 않다.분명한 배경 독립적 방식으로 끈 이론을 공식화하려는 한 가지 시도는 끈장 이론이지만, 그것을 이해하는 데는 거의 진전이 없었다.

또 다른 접근법은 추측되었지만 증명되지 않은 AdS/CFT 이중성입니다. 이것은 반-de Sitter 점근학으로 시공간에서 끈 이론의 완전한 비교란 정의를 제공하는 것으로 믿어집니다.만약 그렇다면, 이것은 추정 배경 독립 이론의 일종의 초선택 분야를 설명할 수 있을 것이다.그러나 그것은 여전히 우리 우주의 현재 관측과 일치하지 않는 반-디-시터 우주 점근성으로 제한될 것이다.임의의 시공간 배경에서 이론의 완전한 논설적 정의는 여전히 부족하다.

토폴로지 변경은 문자열 이론에서 확립된 프로세스입니다.

루프 양자 중력

루프 양자 중력이라고 불리는 양자 중력에 대한 매우 다른 접근법은 완전히 비교란적이며 명백히 배경 독립적이다. 면적과 같은 기하학적 양은 배경 메트릭이나 점근에 관계 없이 예측된다(예: 배경 메트릭이나 반-디 시터 점근학이 필요하지 않음). 주어진 위상만 해당된다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Rickles, Dean (2008). "Who's Afraid of Background Independence?". The Ontology of Spacetime II. Philosophy and Foundations of Physics. Vol. 4. pp. 133–152. CiteSeerX 10.1.1.452.2733. doi:10.1016/S1871-1774(08)00007-7. ISBN 978-0-444-53275-6.
  2. ^ Baez, John C (January 28, 1999). "Higher-Dimensional Algebra and Planck-Scale Physics – The Planck Length". 출판일
  3. ^ Ooguri, Hiroshi (1992). "Partition Functions and Topology-Changing Amplitudes in the 3D Lattice Gravity of Ponzano and Regge". Nuclear Physics B (published September 1992). 382 (2): 276–304. arXiv:hep-th/9112072. doi:10.1016/0550-3213(92)90188-H. S2CID 12824742.

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