Quantentheorie und Gravitation

Bernhard

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antaris

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Da steht ziemlich genau das, was ich hier hemdsärmlig versuche zu formulieren, nur ist mein Weg dahin ein anderer
Ein Postulat der entropischen Gravitation ist somit, dass das, was als nicht beobachtbare Dunkle Materie interpretiert wurde, vielmehr ein Resultat von Quanteneffekten ist, also eine positive Dunkle Energie, die die Nullpunktsenergie der Raumzeit über die ihres Grundzustands verschiebt. Die Beiträge der Dunklen Energie zur Entropie wachsen proportional zum Volumen an, während im Anti-de-Sitter-Raum ein Flächengesetz erwartet wird. Es ist eine der Aussagen der Theorie, dass erstere Beiträge gerade am kosmologischen Horizont stärker werden als letztere.[2]

Die Theorie wird unter Physikern kontrovers diskutiert und hat zu zahlreichen Forschungsideen und Experimenten angeregt, die ihre Gültigkeit testen sollen.
 

antaris

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DESI dark energy time evolution is recovered by cosmologically coupled black holes

Mal angenommen wir betrachten ein Spielzeuguniversum, das ausschließlich 2 schwarze Löcher nach Schwarzschild enthält.
Was müsste gemäß der SRT mit der Energie der schwarzen Löcher passieren, wenn die beiden sich mit 0 < v < c relativ zueinander bewegen?
Eigentlich müssten sich die Energien symmetrisch zueinander erhöhen aber ist das überhaupt möglich, die SL's sind ja schon "maximal relativistisch?
Wenn SL's als invariant unter Translationen zueinander angesehen werden, dann muss anstelle der Erhöhung der Energie der SL's eine andere Variable dafür herhalten. Das genannte paper legt Aufgrund von Messungen nahe, dass die Ursache von DE in der Anzahl der schwarzen Löcher liegt. Da immer mehr SL entstehen, erhöht sich auch die DE und beschleunigt die Expansion.
Die Volumenänderung des Vakuums (die unterschiedlichen Vakuumkonfiguration bzw. die Vakuumerwartungswerte je Ort), die mit der Expansion einhergeht, hängt dann möglicherweise von der Anzahl der SL, dessen Verteilung im Universum und von den relativen Bewegungen untereinander ab.
 
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sekeri

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Ich bin beim stöbern auf folgendes paper gestoßen. Auch ein Ansatz, der nicht die ART quantisiert, sondern mit einer Gravitations-Dualität startet, der Wellen-Teilchen-Gravitation-Dualität. Scheinbar ein vollkommen anderer Ansatz, als die bisher besprochenen.

https://arxiv.org/abs/2407.16700
Hallo ihr 3
Habt ihr beim stöbern eigentlich auch mal was von mir hier im Forum gefunden? Lg Sekeri ☺️
 

sekeri

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Schade dass die Diskussion auf dem Physikerboard nun abgebrochen wurde.

Ich wollte eigentlich noch folgenden Hinweis auf das Phys. Rev. E 68, 046110 geben, da sich offenbar schon Physiker darum Gedanken gemacht haben.
Ich kann euch einen tip geben zum sl und der Hawking Strahlung 🙋🏼‍♂️
Das schwarzeloch kann nicht verdampfen weil die maximal komprimierte Materie still steht( außer zittern oder Rotation. ) Die Temperatur ist also 0 Kelvin!
Die hawkingstrahlung hat die Temperatur von 3 Kelvin (2,7 würde Herr Lesch glaub ich sagen )
Lg Sekeri
 
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TomS

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Emergente Geometrie bzw. Gravitation inkl. deren Dynamik werden bereits seit Jahren intensiv untersucht. Dabei gibt es wesentliche Erkenntnisse
  • im Idealfall wird das quantenmechanische System vollständig ohne einen geometrischen Raumbegriff formuliert
  • emergente geometrische Strukturen zweier Bereiche A und B hängen eng mit der Entanglement- bzw. von-Neumann-Entropie der beiden quantenmechanischen Subsysteme A und B zusammen
jedoch auch essentielle offene Punkte, insbs.
  • wie wird der Kontinuumslimes gebildet
  • für welche Quantensysteme resultiert gerade die ART
  • welche Quantensysteme führen zu welcher Geometrie?
  • wie erhält man Minkowski-, Schwarzschild-, deSitter-Raumzeiten etc., nicht nur Anti-deSitter?
Zur ursprünglichen Idee sowie einem aktuelleren Review siehe hier:

 

antaris

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Das muss ich erstmal in Ruhe lesen.

Eine Frage stellt sich mir jetzt aber schon: Warum erhält man immer nur anti-de-Sitter?

Und noch was.
Ich habe gelesen, dass in asymptotic safe Gravitationstheorien der Renormierungsgruppenfluss eine wesentliche Rolle spielt. Ist das so? Kann das umrissen werden oder ist das zu umfangreich, also was muss man sich unter dem RG-Fluss vorstellen und wie ist er in dem Fall hilfreich?
Geht es dabei hierum: https://de.wikipedia.org/wiki/Renormierungsgruppe#Funktionale_Renormierungsgruppe
 
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TomS

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Eine Frage stellt sich mir jetzt aber schon: Warum erhält man immer nur anti-de-Sitter?
Ich denke, wenn man das genau wüsste, dann hätte man das Problem gelöst. AdS hat einfach viele nette Eigenschaften, so wie der harmonische Oszillator – ein Spielzeugsystem gewissermaßen.

Und noch was.
Ich habe gelesen, dass in asymptotic safe Gravitationstheorien der Renormierungsgruppenfluss eine wesentliche Rolle spielt. Ist das so? Kann das umrissen werden oder ist das zu umfangreich, also was muss man sich unter dem RG-Fluss vorstellen und wie ist er in dem Fall hilfreich?
Geht es dabei hierum: https://de.wikipedia.org/wiki/Renormierungsgruppe#Funktionale_Renormierungsgruppe
Dabei handelt es sich um einen völlig anderen Ansatz mit einer speziellen Quantisierung der ART. Es dauert länger, das zu erklären; erinnere mich nochmal daran.
 

antaris

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ein Spielzeugsystem gewissermaßen.
Weil es vorausgesetzt wird? Warum rechnet es sich mit adS leichter? Das adS-Universum verkleinert sich erst bis zu einem Punkt und expandiert dann daraus?

Dabei handelt es sich um einen völlig anderen Ansatz mit einer speziellen Quantisierung der ART.
Kann es sein, dass es sich allgemein um einen vielseitigeren Formalismus handelt?
Ich habe mir das von der AI erläutern lassen
Kurz zusammengefasst: Der Renormierungsgruppenfluss beschreibt, wie sich die effektive Theorie eines Systems mit der Betrachtung immer größerer oder kleinerer Skalen systematisch ändert, und hilft dabei, universelle Eigenschaften (z. B. an kritischen Punkten) zu verstehen und zu berechnen.
Es geht dabei um Skalenabhängigkeiten und die treten m.E. in der beobachtbaren Natur auf, wie z.B. allgemein innerhalb der Definition des Kontinuumslimes? Ab einer gewissen Skala sind die Mikrostrukturen der Raumzeit nicht mehr erkennbar, also der Übergang von diskrete Struktur nach glattem Kontinuum, wenn die betrachteten diskreten Abstände sich null annähern?


Das asymptotisch sicher bezieht sich auf die Selbstregularisierung der IR- bzw. UV-Grenze (eine untere und obere Energieskala) der Gravitation?

In Exact RG Flow Equations and Quantum Gravity steht folgendes am Anfang:
Following the seminal work by Ken Wilson [1] many authors have discussed the formulation and
consequences of continuum exact renormalization group (RG) equations for quantum field theory
(QFT). Amongst these the most popular have been those of Polchinski [2] and Wetterich [3](see
also [4, 5, 6])1. The former is a differential equation in RG “time” ln Λ for the Wilsonian effective
action IΛ[φ] obtained by integrating out the ultra-violet (UV) degrees of freedom down to some
scale Λ. The latter is a differential equation for the so-called average effective action, obtained
from the functional integral for the quantum effective action Γ[φc] by cutting off the integral over
the eigenmodes of the kinetic operator of the QFT at some infra-red (IR) scale k. This produces a
functional Γk[φc] such that its k → 0 limit gives back Γ[φc]. It is claimed that this equation defines
the evolution all the way from an “initial” UV action all the way down to the deep IR k → 0.

The standard model and Einstein’s theory of gravity are usually regarded as effective field
theories (EFT’s). The UV completion of these EFT’s is one of the main motivations for string
theory. In the latter case it is expected that these EFT’s are valid only up to the string scale,
which is typically an order of magnitude or so below the four dimensional Planck scale2. It is
commonly believed that above such a UV scale one needs to replace the EFT by string theory,
with the parameters of the EFT being determined by the fundamental theory through matching
conditions in the transitional region defined by the UV cutoff Λ.

An alternative to such a situation was proposed four decades ago by Weinberg [14, 15]. He
argued that if the theory of gravity, or indeed gravity coupled to the standard model, possessed
an ultra-violet fixed point with a finite number of relevant operators, then one would have a finite
and predictive theory at all energy scales.
 

TomS

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Historisch betrachtet hat man zunächst festgestellt, dass eine QG auf Basis der ART nicht störungstheoretisch renormierbar ist, d.h. dass eine Störungsreihe um G = 0 (mittels Feynman-Diagrammen bzw. -Integralen) erstens zu den aus QFTs bekannten Unendlichkeiten führt, und dass zweitens deren Renormierung nicht mittels endlich vieler Zusatzterme in der Lagrangedichte funktioniert, d.h. dass kein vernünftiger Hochenergie bzw. UV-Limes der Theorie existiert. Daraus wurde verkürzt die „Unverträglichkeit der Gravitation mit der Quantentheorie“.

Aber es gibt keinen Grund, anzunehmen, dass eine Störungsreihe um G = 0 sinnvoll sein muss. Wir wissen aus der QCD, dass nur bestimmte Phasen der Theorie so beschrieben werden können (Asymptotic Freedom im UV-Limes), andere jedoch nicht (Confinement im UR-Limes). Im Rahmen der QG muss G = 0 überhaupt kein relevanter Fall sein, da in der ART d.h. im Niederenergie- bzw. IR-Limes G(E = 0) > 0 gilt, und da der UV-Limes G(E = ∞) erst noch zu bestimmen ist. Der Ansatz zur Quantisierung muss demnach modifiziert werden.

Man muss also unterscheiden, ob sich eine Theorie in gewissen Grenzfällen sinnvoll verhält, und ob diese Grenzfälle mit bestimmten Methoden bzw. Nährungen untersucht werden können oder nicht.

Ein Ansatz, der auf Weinberg zurückgeht, ist die Asymptotic Safety. Er geht davon aus, dass endlich viele Kopplungskonstanten relevant und für alle Energieskalen endlich sind; Asymptotic Freedom entspricht dem Spezialfall, dass alle Kopplungskonstanten im UV-Limes verschwinden, was dann Störungstheorie rechtfertigt.

D.h. im Programm der Asymptotic Sage Gravity wird angenommen, dass eine Quantisierung der ART konsistent möglich ist, und dass lediglich eine störungstheoretische Quantisierung um G = 0 inkonsistent ist.

Um einigen Missverständnissen vorzubeugen: Asymptotic Safety ist keine spezifische Theorie (wie z.B. LQG oder Strings), sondern bezeichnet das Verhalten von Theorien unter einer verallgemeinerten Methode der Renormierung.

Asymptotic Safety ist eine Verallgemeinerung der aus der QCD bekannten Asymptotic Freedom, derzufolge die für niedrige Energien E starke Kopplung g(E) zwischen Quarks und Gluonen gegen Null geht, wenn die Energie E im Wechselwirkungspunkt gegen Unendlich geht (d.h. in der Praxis sehr groß gegenüber der typischen Bindungsenergie bzw. der typischen Hadronmassenskala von z.B. für Proton ca. 1 GeV ist).

Die Asymptotic Safety für die Gravitation geht davon aus, dass in diesem UV-Limes zwar keine verschwindenden Kopplungen vorliegen, jedoch zumindest eine sichere Theorie, in der alle Kopplungskonstanten endlich bleiben, und in dem nur endlich viele Kopplungskonstanten relevant sind. Für die Gravitation sind das zumindest die Gravitationskonstante G(E) sowie die kosmologische Konstante Λ(E). Für diese gilt also gemäß der Hypothese von Weinberg:

G(E = 0), Λ(E = 0) entsprechen den bekannten Werten, und G(E = ∞), Λ(E = ∞) bleiben endlich, d.h. es liegt ein sogenannter UV-Fixpunkt vor.

Renormierung ist weiter zu fassen als nur Eliminierung von Unendlichkeiten. Sie betrachtet grob gesagt ein und dieselbe Theorie auf unterschiedlichen Energieskalen und stellt Beziehungen zwischen den Werten der Kopplungskonstanten G(E), Λ(E) bei unterschiedlichem E her. Im Wesentlichen wird also ermittelt, wie sich die Stärke einer Wechselwirkung ändert, wenn man die betrachtete Energieskala ändert; dies leistet die Renormierungsgruppe; die Änderung von G(E), Λ(E) zu G(E + dE), Λ(E + dE) ist der sogenannte Renormierungsgruppenfluss.

Eine wechselwirkende Theorie wie die QCD oder die QG ist in diesem Bild nicht gegeben durch ein Punkt im Raum der Kopplungskonstanten sondern als eine Trajektorie, wobei alle Punkte auf einer Trajektorie dieselbe Theorie beschreiben, allerdings bei unterschiedlichen Energien.

Nun gilt es nochmals den Spezialfall unendlicher Energie zu betrachten. Hier findet man für die QCD die sogenannte asymptotische Freiheit, also g(E = ∞) = 0. Man bezeichnet diesen Punkt der Theorie als sogenannten Gaußschen Fixpunkt. Seine Existenz garantiert, dass die Störungstheorie mit g=0 eine sinnvolle Näherung ist, da dieser Punkt g=0 auf der "physikalisch richtigen" Trajektorie liegt. D.h. vom gaußschen Fixpunkt aus lässt sich die Niederenergietheorie bei kleinerem E erreichen, wenn auch nicht störungstheoretisch bis zu beliebig kleinen Energien; die Kopplung g(E) "fließt" in den IR-Fixpunkt g(E = 0).

Versucht man nun, dasselbe Bild auf die Theorie der QG anzuwenden, so stößt man auf einige Schwierigkeiten. Zunächst wählt man als Kopplungskonstante die Newtonsche Gravitationskonstante G. Dabei zeigt sich zunächst dass der Ansatz G=0 insofern inkonsistent ist, als man in einer um G=0 startenden Störungsrechnung keine konsistente Trajektorie G(E) finden kann, da die störungstheoretische Renormierung bzw. die Eliminierung von Divergenzen nur gelingt, wenn man sukzessive immer weitere (eigtl. unendlich viele) Kopplungen mit betrachtet. Das oben skizzierte Bild mit einer einfachen Trajektorie im Raum der Kopplungskonstanten sowie um einen Punkt bei G=0 bricht zusammen. Anstelle eine eindimensionale Trajektorie betrachten zu dürfen, muss man den gesamten Raum der (unendlich vielen) Kopplungskonstanten untersuchen. Damit hat man aber eine Theorie ohne Vorhersagekraft, da man unendlich viele Messungen benötigt, um diese unendlich vielen) Kopplungskonstanten festzulegen.

Dies darf nach Weinberg jedoch nicht als Versagen der Quantisierung i.A. oder als Versagen der Renormierung verstanden werden, sondern lediglich als Versagen der störungstheoretischen Renormierung, d.h. dass der Punkt G=0 durch einen anderen Fixpunkt ersetzt werden muss. Die Hypothese lautet, dass eine nicht-störungstheoretische Quantisierung der Einstein-Hilbert-Wirkung einschließlich der kosmologischen Konstanten auf eine asymptotisch sichere Theorie führt. Diese wäre dadurch ausgezeichnet, dass es eine Renormierungsgruppentrajektorie gibt, für die
  • im UV-Grenzfall weder einzelne Kopplungen divergieren, noch unendlich viele Kopplungen benötigt werden, sondern vielmehr endlich viele Kopplungen mit endlichen Werten ausreichen, die Theorie festzulegen
  • dass im IR-Grenzfall die ART mit den bekannten Werten für G(0, Λ(0) reproduziert wird
Physikalisch würde dies auch bedeuten, dass die Quantengravitation auf Basis der Metrik die physikalisch richtigen Freiheitsgrade betrachtet, dass also die ART nicht nur einen Niederenergie-Näherung darstellt, die bei höheren Energien durch eine andere Theorie ersetzt werden muss; andere Ansätze wären demzufolge verzichtbar.
 
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antaris

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Historisch betrachtet hat man zunächst festgestellt, dass eine QG auf Basis der ART nicht störungstheoretisch renormierbar ist, d.h. dass eine Störungsreihe um G = 0 (mittels Feynman-Diagrammen bzw. -Integralen) erstens zu den aus QFTs bekannten Unendlichkeiten führt, und dass zweitens deren Renormierung nicht mittels endlich vieler Zusatzterme in der Lagrangedichte funktioniert, d.h. dass kein vernünftiger Hochenergie bzw. UV-Limes der Theorie existiert. Daraus wurde verkürzt die „Unverträglichkeit der Gravitation mit der Quantentheorie“.

Aber es gibt keinen Grund, anzunehmen, dass eine Störungsreihe um G = 0 sinnvoll sein muss. Wir wissen aus der QCD, dass nur bestimmte Phasen der Theorie so beschrieben werden können (Asymptotic Freedom im UV-Limes), andere jedoch nicht (Confinement im UR-Limes). Im Rahmen der QG muss G = 0 überhaupt kein relevanter Fall sein, da in der ART d.h. im Niederenergie- bzw. IR-Limes G(E = 0) > 0 gilt, und da der UV-Limes G(E = ∞) erst noch zu bestimmen ist. Der Ansatz zur Quantisierung muss demnach modifiziert werden.

Man muss also unterscheiden, ob sich eine Theorie in gewissen Grenzfällen sinnvoll verhält, und ob diese Grenzfälle mit bestimmten Methoden bzw. Nährungen untersucht werden können oder nicht.

Ein Ansatz, der auf Weinberg zurückgeht, ist die Asymptotic Safety. Er geht davon aus, dass endlich viele Kopplungskonstanten relevant und für alle Energieskalen endlich sind; Asymptotic Freedom entspricht dem Spezialfall, dass alle Kopplungskonstanten im UV-Limes verschwinden, was dann Störungstheorie rechtfertigt.

D.h. im Programm der Asymptotic Sage Gravity wird angenommen, dass eine Quantisierung der ART konsistent möglich ist, und dass lediglich eine störungstheoretische Quantisierung um G = 0 inkonsistent ist.

Um einigen Missverständnissen vorzubeugen: Asymptotic Safety ist keine spezifische Theorie (wie z.B. LQG oder Strings), sondern bezeichnet das Verhalten von Theorien unter einer verallgemeinerten Methode der Renormierung.
Bei asymptotischer Näherung an den IR- bzw. UV-Limes ist die Theorie so konstruiert, dass keine Unendlichkeiten auftreten können und damit sicher ist. Asymptotic safe ist eine mögliche bzw. wünschenswerte Eigenschaft einer QG aber nicht selbst eine QG.
Asymptotic Safety ist eine Verallgemeinerung der aus der QCD bekannten Asymptotic Freedom, derzufolge die für niedrige Energien E starke Kopplung g(E) zwischen Quarks und Gluonen gegen Null geht, wenn die Energie E im Wechselwirkungspunkt gegen Unendlich geht (d.h. in der Praxis sehr groß gegenüber der typischen Bindungsenergie bzw. der typischen Hadronmassenskala von z.B. für Proton ca. 1 GeV ist).

Die Asymptotic Safety für die Gravitation geht davon aus, dass in diesem UV-Limes zwar keine verschwindenden Kopplungen vorliegen, jedoch zumindest eine sichere Theorie, in der alle Kopplungskonstanten endlich bleiben, und in dem nur endlich viele Kopplungskonstanten relevant sind. Für die Gravitation sind das zumindest die Gravitationskonstante G(E) sowie die kosmologische Konstante Λ(E). Für diese gilt also gemäß der Hypothese von Weinberg:

G(E = 0), Λ(E = 0) entsprechen den bekannten Werten, und G(E = ∞), Λ(E = ∞) bleiben endlich, d.h. es liegt ein sogenannter UV-Fixpunkt vor.

Renormierung ist weiter zu fassen als nur Eliminierung von Unendlichkeiten. Sie betrachtet grob gesagt ein und dieselbe Theorie auf unterschiedlichen Energieskalen und stellt Beziehungen zwischen den Werten der Kopplungskonstanten G(E), Λ(E) bei unterschiedlichem E her. Im Wesentlichen wird also ermittelt, wie sich die Stärke einer Wechselwirkung ändert, wenn man die betrachtete Energieskala ändert; dies leistet die Renormierungsgruppe; die Änderung von G(E), Λ(E) zu G(E + dE), Λ(E + dE) ist der sogenannte Renormierungsgruppenfluss.
Die Eliminierung der Unendlichkeiten ist demnach eine Eigenschaft bzw. ein Effekt des Renormierungsgruppenflusses?
Eine wechselwirkende Theorie wie die QCD oder die QG ist in diesem Bild nicht gegeben durch ein Punkt im Raum der Kopplungskonstanten sondern als eine Trajektorie, wobei alle Punkte auf einer Trajektorie dieselbe Theorie beschreiben, allerdings bei unterschiedlichen Energien.
So ähnlich wie hier?
440px-Tricritical_Lifshitz_point_renormalization_group_flow.png

Nun gilt es nochmals den Spezialfall unendlicher Energie zu betrachten. Hier findet man für die QCD die sogenannte asymptotische Freiheit, also g(E = ∞) = 0. Man bezeichnet diesen Punkt der Theorie als sogenannten Gaußschen Fixpunkt. Seine Existenz garantiert, dass die Störungstheorie mit g=0 eine sinnvolle Näherung ist, da dieser Punkt g=0 auf der "physikalisch richtigen" Trajektorie liegt. D.h. vom gaußschen Fixpunkt aus lässt sich die Niederenergietheorie bei kleinerem E erreichen, wenn auch nicht störungstheoretisch bis zu beliebig kleinen Energien; die Kopplung g(E) "fließt" in den IR-Fixpunkt g(E = 0).

Versucht man nun, dasselbe Bild auf die Theorie der QG anzuwenden, so stößt man auf einige Schwierigkeiten. Zunächst wählt man als Kopplungskonstante die Newtonsche Gravitationskonstante G. Dabei zeigt sich zunächst dass der Ansatz G=0 insofern inkonsistent ist, als man in einer um G=0 startenden Störungsrechnung keine konsistente Trajektorie G(E) finden kann, da die störungstheoretische Renormierung bzw. die Eliminierung von Divergenzen nur gelingt, wenn man sukzessive immer weitere (eigtl. unendlich viele) Kopplungen mit betrachtet. Das oben skizzierte Bild mit einer einfachen Trajektorie im Raum der Kopplungskonstanten sowie um einen Punkt bei G=0 bricht zusammen. Anstelle eine eindimensionale Trajektorie betrachten zu dürfen, muss man den gesamten Raum der (unendlich vielen) Kopplungskonstanten untersuchen. Damit hat man aber eine Theorie ohne Vorhersagekraft, da man unendlich viele Messungen benötigt, um diese unendlich vielen) Kopplungskonstanten festzulegen.

Dies darf nach Weinberg jedoch nicht als Versagen der Quantisierung i.A. oder als Versagen der Renormierung verstanden werden, sondern lediglich als Versagen der störungstheoretischen Renormierung, d.h. dass der Punkt G=0 durch einen anderen Fixpunkt ersetzt werden muss. Die Hypothese lautet, dass eine nicht-störungstheoretische Quantisierung der Einstein-Hilbert-Wirkung einschließlich der kosmologischen Konstanten auf eine asymptotisch sichere Theorie führt. Diese wäre dadurch ausgezeichnet, dass es eine Renormierungsgruppentrajektorie gibt, für die
  • im UV-Grenzfall weder einzelne Kopplungen divergieren, noch unendlich viele Kopplungen benötigt werden, sondern vielmehr endlich viele Kopplungen mit endlichen Werten ausreichen, die Theorie festzulegen
  • dass im IR-Grenzfall die ART mit den bekannten Werten für G(0, Λ(0) reproduziert wird
Physikalisch würde dies auch bedeuten, dass die Quantengravitation auf Basis der Metrik die physikalisch richtigen Freiheitsgrade betrachtet, dass also die ART nicht nur einen Niederenergie-Näherung darstellt, die bei höheren Energien durch eine andere Theorie ersetzt werden muss; andere Ansätze wären demzufolge verzichtbar.
Bei Bianconi wird die Kopplungskonstante G (Gravitationskonstante) durch die Kopplung zwischen der Metrik g (standard Metrik) und G (induzierte Metrik) ersetzt? Im niederenergetischen IR Grenzfall ist somit automatisch die Kopplung von G zu g proportional und die modifizierten Einsteingleichungen "purzeln heraus"? Damit wäre der 2. Punkt (dass im IR-Grenzfall die ART mit den bekannten Werten für G(0, Λ(0) reproduziert wird) abgehakt (im IR-Limes folgen die Einstein-Gleichungen)? Der erste Punkt wäre dann über die eindeutige Trajektorie zwischen dem gravitativen RG-Fluss von IR- nach UV-Grenzwert bestimmbar?


Nochmal zu dem letztgenannten paper Exact RG Flow Equations and Quantum Gravity. Das hatte ich vorher vergessen zu fragen.
Following the seminal work by Ken Wilson [1] many authors have discussed the formulation and
consequences of continuum exact renormalization group (RG) equations for quantum field theory
(QFT). Amongst these the most popular have been those of Polchinski [2] and Wetterich [3](see
also [4, 5, 6])1. The former is a differential equation in RG “time” ln Λ for the Wilsonian effective
action IΛ[φ] obtained by integrating out the ultra-violet (UV) degrees of freedom down to some
scale Λ. The latter is a differential equation for the so-called average effective action, obtained
from the functional integral for the quantum effective action Γ[φc] by cutting off the integral over
the eigenmodes of the kinetic operator of the QFT at some infra-red (IR) scale k.

Ziemlich interessant finde ich, dass die RG-Gleichung vom Polchinski-Typ mit einer RG-"Zeit" assoziert wird. Wie ist diese Zeit zu interpretieren? Werden für die jeweiligen Grenzfälle IR bzw. UV entweder die Gleichung vom Polchinski-Typ oder vom Wetterich-Typ genutzt?

= soweit verstanden
 
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TomS

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Bei asymptotischer Näherung an den IR- bzw. UV-Limes ist die Theorie so konstruiert, dass keine Unendlichkeiten auftreten können und damit sicher ist.
Es ist weniger "die Theorie", die speziell konstruiert ist, man vermeidet einfach eine unzureichende Näherung um den falschen Punkt.

Asymptotic safe ist eine mögliche bzw. wünschenswerte Eigenschaft einer QG aber nicht selbst eine QG.
Genau.

Die Eliminierung der Unendlichkeiten ist demnach eine Eigenschaft bzw. ein Effekt des Renormierungsgruppenflusses?
Nein.

Die Eliminierung der Unendlichkeiten ist zunächst Gegenstand der Regularisierung. Die Renormierungsgruppe ist dann eine Eigenschaft der regularisierten Theorie, als Gesamtheit aller Trajektorien. Aus diesen wählt man die Trajektorie mit den geforderten Eigenschaften aus:
  1. in einem Punkt auf der Trajektorie bzw. für einen um diesen Punkt befindlichen Abschnitt müssen die Kopplungsparameter mit den Messungen übereinstimmen
  2. für den Grenzfall unendlicher Energie E sollen die Kopplungsparameter G(E) … endlich bleiben; und es sollen endlich viele Kopplungsparameter bleiben

Ja.

Bei Bianconi wird die Kopplungskonstante G (Gravitationskonstante) durch die Kopplung zwischen der Metrik g (standard Metrik) und G (induzierte Metrik) ersetzt?
So in etwa, ja.

Im niederenergetischen IR Grenzfall ist somit automatisch die Kopplung von G zu g proportional und die modifizierten Einsteingleichungen "purzeln heraus"?
Letzteres ja, ersteres wohl nicht automatisch. Ich muss mir das nochmal anschauen, aber mindestens einen freien Parameter hat die Theorie sicher.

Damit wäre der 2. Punkt (dass im IR-Grenzfall die ART mit den bekannten Werten für G(0, Λ(0) reproduziert wird) abgehakt (im IR-Limes folgen die Einstein-Gleichungen)?
So sollte es sein.

Der erste Punkt wäre dann über die eindeutige Trajektorie zwischen dem gravitativen RG-Fluss von IR- nach UV-Grenzwert bestimmbar?
Bianconi betrachtet überhaupt keine Renormierung, zumindest sehe ich nicht wo.

Man muss dies allerdings für die verbleibenden QFTs tun, also QED, QCD etc. D.h. man muss für diese den UV-Grenzfall und die Renormierungsgruppentrajektorie für deren Kopplungen sowie die emergenten Kopplungen dieser Felder an die Raumzeit untersuchen.

Das ist noch völlig offen.

Nochmal zu dem letztgenannten paper Exact RG Flow Equations and Quantum Gravity. Das hatte ich vorher vergessen zu fragen.

Ziemlich interessant finde ich, dass die RG-Gleichung vom Polchinski-Typ mit einer RG-"Zeit" assoziert wird. Wie ist diese Zeit zu interpretieren?
Ich kenne nur die Formulierung nach Wetterich.

Und diese "Zeit" ist keine Zeit. Es geht einfach um die Änderung von Kopplungsparametern in Abhängigkeit von der betrachteten Energieskala.

Werden für die jeweiligen Grenzfälle IR bzw. UV entweder die Gleichung vom Polchinski-Typ oder vom Wetterich-Typ genutzt?
Im Rahmen des Programms der Asymptotic Safe Gravity ist das die Formulierung nach Wetterich.

 
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antaris

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Letzteres ja, ersteres wohl nicht automatisch. Ich muss mir das nochmal anschauen, aber mindestens einen freien Parameter hat die Theorie sicher.
In Gravity from Entropy Gleichung 14. Wenn α -> 0 dann ist G ~ g.
Wobei das ja nur das "warm-up" ist. Am Ende von Abschnitt 2c schreibt sie über Einschränkungen:
The first limitation is that the Klein-Gordon equation does not contain the mass term. The second limitation is that in absence of matter fields the
metric is not determined.
In Abschnitt 3 leitet sie dann ja Schritt für Schritt in 3d "3. Variation with respect to g" die modifizierten Einstein-Gleichungen her.

Und diese "Zeit" ist keine Zeit.
Es gibt aber schon auch Arbeiten, die sich damit auseinandersetzen. Hier ist der RG-Fluss an die Temperatur und die zeitliche kosmologische Entwicklung gekoppelt.
Time evolution and thermal renormalization group flow in cosmology

Ist es nicht das, was Wetterich selber beschreibt?
NON-EQUILIBRIUM TIME EVOLUTION IN QUANTUM FIELD THEORY

Bianconi betrachtet überhaupt keine Renormierung, zumindest sehe ich nicht wo.
Meine Frage zielt eher darauf ab, ob der RG-Fluss auch angewendet werden kann, wenn eine Theorie von sich aus asymptotic safe ist?
 

TomS

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Es gibt aber schon auch Arbeiten, die sich damit auseinandersetzen. Hier ist der RG-Fluss a die Temperatur und die zeitliche kosmologische Entwicklung gekoppelt.
Time evolution and thermal renormalization group flow in cosmology

Ist es nicht das, was Wetterich selber beschreibt?
NON-EQUILIBRIUM TIME EVOLUTION IN QUANTUM FIELD THEORY
Die "Zeit" bei Polchinski ist keine Zeit; die Zeit, auf die du dich jetzt beziehst, ist dagegen eine solche.

… ob der RG-Fluss auch angewendet werden kann, wenn eine Theorie von sich aus asymptotic safe ist?
Natürlich. Warum denn nicht? Der RG-Fluss – wenn man ihn denn berechnen kann – zeigt ja gerade, ob eine Theorie asymptotisch sicher ist oder nicht.

Denkst, dass da etwas zeitabhängig fließt? Das ist falsch.
 

antaris

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Denkst, dass da etwas zeitabhängig fließt? Das ist falsch.
Ich habe so im Sinn, dass die Raumzeit zum Zeitpunkt des Urknalls und bei SL's sozusagen den Zustand mit höchsten (aber endlichen) Beitrag durch die induzierte Metrik G beschreiben und somit beide den gleichen "UV-Zustand" der Raumzeit darstellen. Im Gegensatz dazu stellen Raumzeit-Punkte fernab von Energien, also Orte mit geringsten (Kopplung -> 0) Beitrag durch die induzierte Metrik G, allesamt den gleichen "IR-Zustand" der Raumzeit dar.
Ob unser "Zeiterleben" dem entspricht was die Natur wirklich als zeitliche Entwicklung an allen Orten der Raumzeit vorgesehen hat?
 

TomS

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Es geht einfach darum, dass der Renormierungsgruppenfluss schlicht nicht in der Zeit stattfindet.
 

antaris

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Es geht einfach darum, dass der Renormierungsgruppenfluss schlicht nicht in der Zeit stattfindet.
Ja stattgegeben.
Dennoch wenn die effektive Raumzeit emergent ist, so muss das für beide gelten, also für die emergenten Raumdimensionen und ebenso für die eine emergente Zeitdimension. Das was wir als zeitlichen Verlauf erleben ist selbst abhängig von einem tieferen Prinzip...folgt das nicht automatisch aus der Emergenz?
 

TomS

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Gut.

Dennoch wenn die effektive Raumzeit emergent ist, so muss das für beide gelten, also für die emergenten Raumdimensionen und ebenso für die eine emergente Zeitdimension.
Das kommt auf das Modell an.

Das was wir als zeitlichen Verlauf erleben ist selbst abhängig von einem tieferen Prinzip...folgt das nicht automatisch aus der Emergenz?
Denk doch mal im Rahmen der ART darüber nach 😉
 
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