Каковы последствия для программы AdS/Cft, если AdS нестабильна?

Насколько я понимаю, недавний прогресс в изучении нелинейной устойчивости пространства-времени AdS предполагает, что А г С может быть нестабильным .

Если это так, каковы физические и математические последствия для А г С / С ф т подход?

Стабильность пространства-времени гарантирует, что достаточно малые возмущения останутся малыми. В случае Минковского теоремы устойчивости, доказанные Христодулу и Клайнерманом, показывают, что достаточно малые возмущения не только остаются малыми, но и затухают со временем до нуля в любой компактной области (этот более сильный тип устойчивости называется асимптотической устойчивостью). В случае А г С численные и некоторые результаты в нелинейных дифференциальных уравнениях в частных производных предполагают возможность того, что следующая гипотеза может быть верной:

The А г С г + 1 пространство (при d ≥ 3) неустойчиво к образованию черной дыры для большого класса сколь угодно малых возмущений.

Сейчас А г С / С ф т соответствие - это предполагаемая связь между двумя видами физических теорий. На одной стороне соответствия находятся конформные теории поля (CFT), которые являются квантовыми теориями поля, включая теории, подобные теориям Янга-Миллса, которые описывают элементарные частицы. С другой стороны находятся пространства Анти-де Ситтера (AdS), которые используются в теориях квантовой гравитации, сформулированных в терминах теории струн или М-теории.

В этой программе есть несколько примеров того, что образование черных дыр в объеме можно связать с некоторыми термодинамическими свойствами конформной теории поля. В частности, наличие черных дыр можно рассматривать как некоторую термализацию теории поля.

Как будут интерпретироваться результаты по устойчивости в двойственной конформной картине?

Существует ли какой-то осмысленный термодинамический процесс, объясняющий неустойчивость на классическом уровне?

Моя интуиция такова: граница — это система конечного размера, поэтому, если мы добавим немного энергии, в конечном итоге состояние должно прийти в состояние, похожее на тепловое. Это двойственно небольшим объемным возмущениям, оседающим в маленькой черной дыре. (Микроканонический ансамбль, поэтому нет перехода Хокинга-Пейджа). Это кажется мне полностью совместимым.
Спасибо. Не могли бы вы немного пояснить, почему у вас нет перехода Хокинга-Пейджа?
Приведу динамическую картину: Канонический ансамбль = фиксированная Т = в контакте с термостатом. Если образовалась маленькая черная дыра, то Хокинг излучает при высокой температуре, так что энергия «просачивается» в ванну, и она испаряется. Микроканонический = фиксированная энергия и отражающие граничные условия. Черная дыра уравновешивается собственным излучением Хокинга, которое не может уйти.
Есть несколько других способов увидеть ту же физику, поэтому, возможно, стоит опубликовать как еще один вопрос.

Ответы (1)

Вопрос о (не)стабильности AdS действительно является горячей темой в текущих исследованиях соответствия AdS/CFT. Это область, которая связывает воедино множество интересных предметов: гравитация в AdS (т. е. ограничивающий ящик), термализация в КТП, теория нелинейных дифференциальных уравнений и их трактовка с учетом теории возмущений, турбулентность и т. д. Это объясняет бурный рост работ в этом направлении. за последние годы.

Эта тема возникла из основополагающей статьи Bizon & Rostoworowski.в 2011 году, где они представили численные доказательства того, что чистое AdS-решение гравитационно-скалярной системы неустойчиво по отношению к образованию черных дыр для определенного класса начальных условий, а именно определенных гауссовских распределений. Нестабильность означает, что даже если сделать это начальное возмущение сколь угодно малым, в конечном итоге образуется черная дыра. Таким образом, нет нижней границы размера возмущения, которое приводит к образованию черной дыры. Они интерпретировали это как свидетельство более общей нестабильности AdS. Аналогичные результаты впоследствии были получены для решений AdS других систем: чистой гравитации, комплексного скаляра плюс гравитация, Эйнштейна-Максвелла. Однако сегодня картина более проработана и похоже, что у AdS есть большие островки стабильности в пространстве начальных конфигураций.

Во-первых, как с точки зрения теории поля, так и с точки зрения гравитации неустойчивость AdS не очень удивительна.

Через соответствие AdS/CFT вопрос о (не)устойчивости AdS связан с вопросом об уравновешивании и термализации. Точнее, какие начальные состояния в двойственной теории поля термализуются (на определенном временном масштабе)? Удивительно ли поэтому, что вопрос о (не)стабильности AdS сложен? Вовсе нет, в квантовой теории поля крайне мало изучен вопрос термализации, нет даже правильного определения, что такое термализация. Как измерить, насколько матрица плотности близка к тепловой? Какие наблюдаемые должны выглядеть тепловыми, чтобы говорить о термализации системы. Нужна ли какая-то грубая детализация, т. е. частичный след над некоторым подмножеством гильбертова пространства, который избавляет от нетепловой информации (которая не может быть потеряна в эволюции за унитарное время).

С точки зрения объема, следующая интуиция проясняет, почему неустойчивость AdS вовсе не удивительна: благодаря границе и притягивающему эффективному гравитационному потенциалу диссипация за счет дисперсии отсутствует (в отличие от случаев Минковского и де Ситтера). Граница действует как зеркало. Если к системе в этом ящике добавить конечное возбуждение, ожидается, что система исследует все конфигурации, согласующиеся с сохраняющимися величинами, и в конечном итоге возбуждение окажется в пределах своего собственного радиуса Шварцшильда и разрушится.

Интересно, что Бизон и Ростоворовски обнаружили, что нестабильность в их модели была связана с ростом так называемых вековых членов, резонансов в спектре, амплитуда которых растет со временем, что приводит к турбулентной передаче энергии модам с более высоким импульсом и, следовательно, к меньшим масштабам, что в конечном итоге приводит к свернуть.

В более поздних исследованиях были найдены стабильные решения: например , Maliborski & Rostoworowski (2013); Бухель, Ленер и Либлинг (2013). Они представляют состояния теории поля, которые представляют собой небольшие возмущения вакуума, которые не термализуются. Однако интерпретация сложна, поскольку проблема термализации недостаточно хорошо изучена с точки зрения теории поля, как упоминалось выше.

Совсем недавно Крэпс, Эвнин и Ванхуф нашли аналитический подход к предмету ( здесь и здесь ), который очень напоминает подход группы реномализации в пертурбативной КТП, чтобы получить контроль над вековыми членами, возникающими во временной эволюции, которые обычно делают недействительным пертурбативную КТП. лечение в короткие сроки. Это очень приветствуется, так как численное моделирование весьма нетривиально и есть противоречивые результаты от разных групп, которые еще не были решены (например, эти результаты по сравнению с этими )..) Однако аналитический подход все еще находится в разработке, поэтому конкретных результатов я пока не знаю. Но я ожидаю интересных результатов в этом направлении в ближайшем будущем, которые могли бы, наконец, дать нам лучшее представление о термализации квантовых систем.