Кіріспе
Лүпік кванттық гравитацияның шекті, симметрияны қысқартқан моделі. Лүпік кванттық космология (LQC) – бұл лүпік кванттық гравитацияның (LQG) шекті, симметрияны қысқартқан моделі, ол қысқару және кеңею космологиялық тармақтары арасындағы «кванттық көпірді» болжайды. LQC-нің ерекшелігі – лүпік кванттық гравитацияның (LQG) кванттық геометрия әсерлерінің маңызды рөлі. Атап айтқанда, кванттық геометрия кеңістік-уақыт қисықтығы төмен болғанда толығымен елеусіз болатын, бірақ Планк режимінде өте жылдам өсетін, классикалық гравитациялық тартылысты басып, жалпы салыстырмалылық теориясының сингулярлықтарын шешеді. Сингулярлықтар шешілгеннен кейін космологияның тұжырымдық парадигмасы өзгереді және көптеген стандартты мәселелерді – мысалы, «көкжиек мәселесін» – жаңа перспективадан қарастыру қажет болады. LQG Риман геометриясының нақты кванттық теориясына негізделгендіктен, геометриялық байқаулар кванттық динамикада маңызды рөл атқаратын фундаментальды дискреттілікті көрсетеді. LQC болжамдары Планк режимінен тыс кванттық геометродинамиканың (QGD) болжамдарына өте жақын болғанымен, тығыздық пен қисықтық Планк шкаласына енген кезде күрт айырмашылықтар пайда болады. LQC-де Ұлы Жарқын кванттық серпіліспен алмастырылады. LQC-ны зерттеу көптеген жетістіктерге әкелді, соның ішінде ғарыштық инфляцияның мүмкін механизмі, гравитациялық сингулярлықтарды шешу, сондай-ақ тиімді жартылай классикалық Гамильтондықтарды әзірлеу. Бұл сала 1999 жылы Мартин Божовальд тарапынан құрылды және Әбхай Аштекар, Джерзи Левандовски, сондай-ақ Томаш Павловски, Парамприт Сингх және т.б. тарапынан одан әрі дамытылды. 2012 жылдың соңында LQC физикадағы өте белсенді сала болып табылды, әдебиетте осы тақырыпта шамамен үш жүз мақала жарияланды. Сонымен қатар, Карло Ровелли және т.б. LQC-ны спин-көпіршік космологиясымен байланыстыру бойынша жұмыстар жүргізді. Дегенмен, LQC-де алынған нәтижелер әдеттегі шектеуге жатады, яғни қысқартылған классикалық теория, содан кейін квантталған, толық теорияда үлкен кванттық флуктуациялар болуы мүмкін бостандық дәрежесін жасанды түрде басудың салдарынан толық теорияның нағыз мінез-құлқын көрсетпеуі мүмкін. LQC-де сингулярлықтан қашу тек осы шектеулі модельдерде қол жетімді механизмдер арқылы жүзеге асырылады және толық теорияда сингулярлықтан қашу әлі де мүмкін, бірақ LQG-нің одан да нәзік ерекшелігі арқылы қол жетімді болуы мүмкін деп айтылды.
Loop quantum cosmology (LQC) is a finite, symmetry reduced model of loop quantum gravity (LQG) that predicts a "quantum bridge" between contracting and expanding cosmological branches. The distinguishing feature of LQC is the prominent role played by the quantum geometry effects of loop quantum gravity (LQG). In particular, quantum geometry creates a brand new repulsive force which is totally negligible at low space time curvature but rises very rapidly in the Planck regime, overwhelming the classical gravitational attraction and thereby resolving singularities of general relativity. Once singularities are resolved, the conceptual paradigm of cosmology changes and one has to revisit many of the standard issues—e. g., the "horizon problem"—from a new perspective. Since LQG is based on a specific quantum theory of Riemannian geometry, geometric observables display a fundamental discreteness that play a key role in quantum dynamics: While predictions of LQC are very close to those of quantum geometrodynamics (QGD) away from the Planck regime, there is a dramatic difference once densities and curvatures enter the Planck scale. In LQC the Big Bang is replaced by a quantum bounce. Study of LQC has led to many successes, including the emergence of a possible mechanism for cosmic inflation, resolution of gravitational singularities, as well as the development of effective semi classical Hamiltonians. This subfield originated in 1999 by Martin Bojowald, and further developed in particular by Abhay Ashtekar and Jerzy Lewandowski, as well as Tomasz Pawłowski and Parampreet Singh, et al. In late 2012 LQC represented a very active field in physics, with about three hundred papers on the subject published in the literature. There has also recently been work by Carlo Rovelli, et al. on relating LQC to spinfoam cosmology. However, the results obtained in LQC are subject to the usual restriction that a truncated classical theory, then quantized, might not display the true behaviour of the full theory due to artificial suppression of degrees of freedom that might have large quantum fluctuations in the full theory. It has been argued that singularity avoidance in LQC are by mechanisms only available in these restrictive models and that singularity avoidance in the full theory can still be obtained but by a more subtle feature of LQG.
Күллі кванттық космологиядағы үлкен серпіліс
Кванттық геометрияға байланысты, Үлкен жарылыс ешқандай алдын ала болжамдарсыз немесе нақты реттеулерсіз үлкен серпіліспен алмастырылады. Шеңберлік кванттық космологияның маңызды ерекшелігі – жатқылық кванттық эволюцияның тиімді кеңістік-уақыт сипаттамасы. Тиімді динамика тәсілі, шеңберлік кванттық космологияда Планк масштабындағы физиканы және ерте ғаламды сипаттау үшін кеңінен қолданылды. Нақты сандық модельдеулер тиімді динамиканың дұрыстығын растады, ол толық шеңберлік кванттық динамикаға өте жақсы жуықтау ұсынады. Ал, фундаменталды байланыстардың иерархиялық мәселесі болған жағдайда, нәтижесіндегі шеңберлік кванттық геометрияда нақты дискретті аралықтар немесе ең кішкентай өлшем болмайды. Осыған байланысты, масштабтық инвариантты LQC-де Үлкен жарылыстың кванттық серпіліспен алмастырылмайтыны көрсетілді.