负曲率循环宇宙中时空的量子结构及其熵 I：理论框架
摘要
我们由广义相对论、热力学与量子信息论的统一理论构建了循环宇宙模型。Friedmann 方程与热力学 Gibbs-Duhem 关系确定了 Hubble 函数的一般形式，其预言了由新的熵项描述的动力学暗能量(DE)与动力学暗物质(DM)，并分别由状态方程 w_0=-1 与 w_M=0 在所有红移 z 下刻画。我们假定时空具有由量子信息论描述的量子结构。我们将空间量子 \rho 辨识为具有螺旋态 |\pm 2> 的无质量引力子的两量子比特量子态。所有空间量子携带量子信息熵 S(\rho)。所有纠缠量子携带纠缠熵 S_E(\rho) 并构成 DE。所有非纠缠量子构成 DM。在重子物质缺席时，DM 与 S_E 由概率分布 p(\vec{x},S) 与 q(\vec{x},\chi) 描述，其中 \chi=S_E(\rho)+S(\rho)。Fisher 信息度量由这些分布生成 DM 与 DE 的真空引力场。在重子物质存在时，分布发生位移 p->p' 与 q->q'。Fisher 度量随后定义位移场。在爱因斯坦广义相对论中，空间是一种引力场，我们将其辨识为 DE 与 DM 的引力场。该理论预言在 Hubble 函数中存在一个新的“残余”物质项，其状态方程为 w_r=-1/3，以及负空间曲率，其后果是对宇宙学参数的约束。我们在宇宙学尺度上由暗能量与暗物质的引力场恢复了 Robertson-Walker 度规与 Friedmann 方程。该理论的预言在本文第二部分中被检验并确认。
引用
@article{arxiv.1810.06321,
title = {Quantum Structure of Spacetime and Its Entropy in a Cyclic Universe with Negative Curvature I: A Theoretical Framework},
author = {Miloslav Svec},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.06321},
year = {2018}
}
备注
44 pages including 2 appendices; equations (3.17) and (4.29) corrected, previous equations (3.35) and (3.36) deleted, equations (9.20) and (9.21) added; Subsection IV.D added; change in the address