非哈密顿非马尔可夫的开放量子宇宙系统研究

"开放式量子宇宙系统" 这篇论文探讨了开放式量子宇宙系统，特别是在近de Sitter宇宙背景下的动力学行为。de Sitter宇宙是一种膨胀的宇宙模型，其中包含恒定的宇宙学常数，通常与暗能量相关。研究中，作者们对归一化的标量自由度（可能是量子场论中的标量场）的共同运动动量模式进行了分析，特别是关注其紫外（UV）和红外（IR）限制带的密度矩阵演化。 首先，他们考虑了引力作用导致的三次相互作用项，这是由于宇宙背景中的曲率效应。这种相互作用对系统动力学有显著影响，尤其是在量子宇宙学的框架内，它揭示了量子效应和经典引力之间的复杂相互作用。 作者们通过追踪更长波长的模式，观察到系统的演化不仅偏离了传统的哈密顿形式，而且是非马尔可夫的。哈密顿系统遵循经典力学的规则，而马尔可夫过程则假设系统的历史对其未来状态无影响。但在这种非马尔可夫过程中，系统的历史状态对其演化有着直接的影响，这在量子领域中尤其重要，因为它涉及到量子纠缠和信息丢失问题。 进一步，他们发现了在波长接近系统与环境（即“浴”）边界处的模式存在线性耗散项，以及所有模式的非线性耗散项。耗散效应是系统与环境相互作用的结果，通常导致系统的纯量子态向混合态的退化。线性和非线性的耗散项都表明了宇宙背景对量子模式的退相干作用，这对于理解早期宇宙的量子状态和宇宙学现象，如宇宙微波背景辐射的形成，具有重要意义。 当标量场的动力学使得曲率摄动（可能是宇宙结构形成的种子）在超级哈勃尺度上继续发展时，非哈密尔顿项在宇宙演化的晚期依然存在。哈勃尺度是衡量宇宙膨胀速率的基准，超哈勃尺度意味着这些效应在大尺度上仍然活跃，这对理解宇宙的大尺度结构和整体演化至关重要。 这项工作提供了对量子宇宙学中复杂动力学的深入理解，特别是在开放系统中的非典型行为，对于未来探索宇宙的初始条件、量子引力理论以及宇宙的热历史提供了重要的理论基础。