Введение
Конечная, симметрийно-уменьшенная модель петлевой квантовой гравитации. Квантовая космология цикла (LQC) — это конечная, симметрийно-уменьшенная модель петлевой квантовой гравитации (LQG), предсказывающая «квантовый мост» между сжимающимися и расширяющимися космологическими ветвями. Отличительной чертой LQC является важная роль, которую играют квантовые геометрические эффекты петлевой квантовой гравитации (LQG). В частности, квантовая геометрия создает совершенно новую отталкивающую силу, которая пренебрежимо мала при низкой кривизне пространства-времени, но очень быстро возрастает в планковском режиме, подавляя классическое гравитационное притяжение и тем самым разрешая сингулярности общей теории относительности. После разрешения сингулярностей концептуальная парадигма космологии меняется, и необходимо пересмотреть многие стандартные вопросы — например, «проблему горизонта» — с новой точки зрения. Поскольку LQG основана на специфической квантовой теории римановой геометрии, геометрические наблюдаемые демонстрируют фундаментальную дискретность, играющую ключевую роль в квантовой динамике. В то время как предсказания LQC очень близки к предсказаниям квантовой геометродинамики (QGD) вне планковского режима, существует существенная разница, когда плотность и кривизна достигают планковского масштаба. В LQC Большой взрыв заменяется квантовым отскоком. Изучение LQC привело к многочисленным успехам, включая появление возможного механизма космической инфляции, разрешение гравитационных сингулярностей, а также разработку эффективных полуклассических гамильтонианов. Эта область возникла в 1999 году благодаря Мартину Божовальду и получила дальнейшее развитие, в частности, Абхаем Аштекаром и Ежи Левандовски, а также Томашем Пауловским и Парампритом Сингхом и др. В конце 2012 года LQC представляла собой очень активную область в физике, с примерно тремя сотнями опубликованных работ на эту тему. Недавно также появились работы Карло Ровелли и др., посвященные связи LQC с космологией спиновых пен. Однако результаты, полученные в LQC, подвержены обычному ограничению: усеченная классическая теория, подвергнутая квантованию, может не отражать истинное поведение полной теории из-за искусственного подавления степеней свободы, которые могут испытывать большие квантовые флуктуации в полной теории. Утверждается, что механизмы избежания сингулярности в LQC доступны только в этих ограничительных моделях, и что избежание сингулярности в полной теории все еще может быть достигнуто, но посредством более тонкого аспекта LQG.
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.
Большой скачок в циклической квантовой космологии
Из-за квантовой геометрии Большой взрыв заменяется большим отскоком без каких-либо предположений о составе материи или тонкой настройки параметров. Важной особенностью петлевой квантовой космологии является эффективное пространственно-временное описание лежащей в основе квантовой эволюции. Подход эффективной динамики широко используется в петлевой квантовой космологии для описания физики в масштабе Планка и на самых ранних этапах существования Вселенной. Строгие численные симуляции подтвердили корректность эффективной динамики, которая обеспечивает отличное приближение к полной петлевой квантовой динамике. Если учитывать иерархическую проблему фундаментальных констант связи, то полученная петлевая квантовая геометрия не имеет чётко выраженных дискретных промежутков или минимального размера. Следовательно, в масштабно-инвариантной петлевой квантовой космологии было показано, что Большой взрыв не заменяется квантовым отскоком.