¿Por qué GR no tiene fantasmas?

Me pregunto cómo se puede demostrar que la relatividad general está libre de fantasmas. Por fantasma me refiero al estado de norma negativa que rompe la unitaridad. Creo que es un "hecho" bien conocido, pero no pude encontrar ninguna derivación o prueba en ninguna referencia. ¡Gracias!

Podría aclarar un poco. La relatividad general no es una teoría cuántica.

Respuestas (1)

Heng, la respuesta es parte de la "relatividad general linealizada" que se usa cuando uno deriva las polarizaciones de las ondas gravitacionales.

El resultado de la derivación es que solo existen polarizaciones "puramente transversales" normadas positivamente. En D = 4 dimensiones del espacio-tiempo, hay dos polarizaciones físicas con norma positiva que pueden representarse como la ± 2 autoestados de helicidad.

El tensor métrico se puede elegir para que sea

gramo m v = ϵ m v Exp ( i k X ) .
En el nivel linealizado, las ecuaciones de Einstein actúan como la ecuación de onda o ecuación sin masa para los componentes, lo que implica que k 2 = 0 es decir, el vector de impulso tiene que ser similar a la luz. Sin embargo, la parte de la restricción de las ecuaciones, la combinación de las ecuaciones de Einstein que no contiene derivadas en el segundo tiempo, dice que
k m ϵ m v = 0
mientras que la covarianza general hace otra identificación para el tensor de polarización,
ϵ m v ϵ m v + k m d X v + k v d X m .
Él, usé sugestivamente el símbolo d X m para las variaciones de coordenadas infinitesimales - los parámetros de simetría de calibre de la relatividad general. Esas condiciones e identificaciones nos permiten elegir las más generales. ϵ m v estar en la forma puramente transversal,
ϵ i j , i , j = 1 , 2 , D 2.
En este espacio, hay una métrica claramente definida positivamente para los estados. Debido a que también se puede usar una simetría de calibre residual para eliminar la traza (suma de ( D 2 ) componentes diagonales) del tensor ϵ i j , este tensor tiene
( D 2 ) ( D 1 ) 2 1
componentes que es igual a dos componentes en D = 4 .

Sin embargo, el último paso, la eliminación del rastro (que corresponde a la forma de volumen general), puede ser un poco sutil. En la acción de Einstein-Hilbert, este componente de la métrica en realidad corresponde a un campo bosónico con el signo erróneo del término cinético, un fantasma.

Este modo todavía termina siendo poco físico. Pero si todas las coordenadas espaciales se compactaran en un toro, uno podría ver el escalar de signo incorrecto. Ahí es, por ejemplo, donde la estructura lorentziana en el papel

http://arxiv.org/abs/hep-th/9811194

viene de.

Además, tenga en cuenta que puede obtener modos fantasma con una elección diferente de indicador, al igual que puede obtener modos fantasma si elige un indicador no covariante en la teoría de Yang Mills.
Hola Lubos, muchas gracias por tu detallada respuesta. Puedo entender que las variables verdaderamente dinámicas de GR son la parte transversal sin rastro (TT) de la métrica. Pero quiero saber por qué la acción de Hilbert-Einstein linealizada es clásicamente estable, es decir, ¿por qué el hamiltoniano es definido positivo? Supongo que esta es una forma equivalente de decir que la teoría está libre de fantasmas.