Papers
Topics
Authors
Recent
AI Research Assistant
AI Research Assistant
Well-researched responses based on relevant abstracts and paper content.
Custom Instructions Pro
Preferences or requirements that you'd like Emergent Mind to consider when generating responses.
Gemini 2.5 Flash
Gemini 2.5 Flash 60 tok/s
Gemini 2.5 Pro 46 tok/s Pro
GPT-5 Medium 14 tok/s Pro
GPT-5 High 15 tok/s Pro
GPT-4o 93 tok/s Pro
Kimi K2 156 tok/s Pro
GPT OSS 120B 441 tok/s Pro
Claude Sonnet 4 37 tok/s Pro
2000 character limit reached

On the foundations of entropic cosmologies: inconsistencies, possible solutions and dead end signs (2307.01768v3)

Published 4 Jul 2023 in gr-qc

Abstract: In this letter we explore the foundations of entropic cosmology and highlight some important flaws which have emerged and adopted in the recent literature. We argue that, when applying entropy and temperature on the cosmological horizon by assuming the holographic principle for all thermodynamic approaches to cosmology and gravity, one must derive the consistent thermodynamic quantities following Clausius relation. One key assumption which is generally overlooked, is that in this process one must assume a mass-to-horizon relation, which is generally taken as a linear one. We show that, regardless of the type of entropy chosen on the cosmological horizon, when a thermodynamically consistent corresponding temperature is considered, all modified entropic force models are equivalent to and indistinguishable from the original entropic force models based on standard Bekenstein entropy and Hawking temperature. As such, they are also plagued by the same problems and inability to describe in a satisfactory qualitative and quantitative way the cosmological dynamics as it emerges from the probes we have. We also show that the standard accepted parameterization for Hawking temperature (including a $\gamma$ rescaling) is actually not correctly applied, namely, it is not related to entropy in a thermodynamically consistent way. Finally, we clearly state that the explicit form of the entropic force on cosmological horizons is mostly dictated by the assumption on the mass-to-horizon relation. As such, we discuss what should be done in order to fix all such issues, and what conceptually could be implied by its correct implementation in order to advance in the field.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (79)
  1. S. Perlmutter et al. (Supernova Cosmology Project), Astrophys. J. 517, 565 (1999), arXiv:astro-ph/9812133 .
  2. A. G. Riess et al. (Supernova Search Team), Astron. J. 116, 1009 (1998), arXiv:astro-ph/9805201 .
  3. G. Hinshaw et al. (WMAP), Astrophys. J. Suppl. 208, 19 (2013), arXiv:1212.5226 [astro-ph.CO] .
  4. N. Aghanim et al. (Planck), Astron. Astrophys. 641, A6 (2020), arXiv:1807.06209 [astro-ph.CO] .
  5. S. Alam et al. (eBOSS), Phys. Rev. D 103, 083533 (2021), arXiv:2007.08991 [astro-ph.CO] .
  6. D. Brout et al., Astrophys. J. 938, 110 (2022), arXiv:2202.04077 [astro-ph.CO] .
  7. T. M. C. Abbott et al. (DES), Phys. Rev. D 107, 083504 (2023), arXiv:2207.05766 [astro-ph.CO] .
  8. P. Bull et al., Phys. Dark Univ. 12, 56 (2016), arXiv:1512.05356 [astro-ph.CO] .
  9. S. Nojiri and S. D. Odintsov, eConf C0602061, 06 (2006), arXiv:hep-th/0601213 .
  10. M. Ishak, Living Rev. Rel. 22, 1 (2019), arXiv:1806.10122 [astro-ph.CO] .
  11. L. Espinosa-Portales and J. Garcia-Bellido, Phys. Dark Univ. 34, 100893 (2021), arXiv:2106.16012 [gr-qc] .
  12. J. Garcia-Bellido and L. Espinosa-Portales, Phys. Dark Univ. 34, 100892 (2021), arXiv:2106.16014 [gr-qc] .
  13. G. ’t Hooft, Conf. Proc. C 930308, 284 (1993), arXiv:gr-qc/9310026 .
  14. L. Susskind, J. Math. Phys. 36, 6377 (1995), arXiv:hep-th/9409089 .
  15. N. Komatsu and S. Kimura, Phys. Rev. D 87, 043531 (2013a), arXiv:1208.2482 [astro-ph.CO] .
  16. N. Komatsu and S. Kimura, Phys. Rev. D 88, 083534 (2013b), arXiv:1307.5949 [astro-ph.CO] .
  17. N. Komatsu and S. Kimura, Phys. Rev. D 89, 123501 (2014a), arXiv:1402.3755 [astro-ph.CO] .
  18. N. Komatsu and S. Kimura, Phys. Rev. D 90, 123516 (2014b), arXiv:1408.4836 [astro-ph.CO] .
  19. N. Komatsu, JPS Conf. Proc. 1, 013112 (2014).
  20. N. Komatsu and S. Kimura, Phys. Rev. D 92, 043507 (2015), arXiv:1503.05895 [astro-ph.CO] .
  21. N. Komatsu and S. Kimura, Phys. Rev. D 93, 043530 (2016), arXiv:1511.04364 [gr-qc] .
  22. H. Gohar and V. Salzano, Eur. Phys. J. C 81, 338 (2021), arXiv:2008.09635 [gr-qc] .
  23. Y.-F. Cai and E. N. Saridakis, Phys. Lett. B 697, 280 (2011a), arXiv:1011.1245 [hep-th] .
  24. J. D. Bekenstein, Phys. Rev. D 7, 2333 (1973).
  25. S. Hawking, Nature 248, 30 (1974).
  26. T. Jacobson, Phys. Rev. Lett. 75, 1260 (1995), arXiv:gr-qc/9504004 .
  27. T. Padmanabhan, Class. Quant. Grav. 21, 4485 (2004), arXiv:gr-qc/0308070 .
  28. T. Padmanabhan, Rept. Prog. Phys. 73, 046901 (2010), arXiv:0911.5004 [gr-qc] .
  29. E. P. Verlinde, JHEP 04, 029 (2011), arXiv:1001.0785 [hep-th] .
  30. S. Basilakos and J. Sola, Phys. Rev. D 90, 023008 (2014), arXiv:1402.6594 [astro-ph.CO] .
  31. V. G. Czinner, Int. J. Mod. Phys. D 24, 1542015 (2015).
  32. V. G. Czinner and H. Iguchi, Phys. Lett. B 752, 306 (2016), arXiv:1511.06963 [gr-qc] .
  33. V. G. Czinner and H. Iguchi, Universe 3, 14 (2017a).
  34. V. G. Czinner and H. Iguchi, Eur. Phys. J. C 77, 892 (2017b), arXiv:1702.05341 [gr-qc] .
  35. E. N. Saridakis, Phys. Rev. D 102, 123525 (2020), arXiv:2005.04115 [gr-qc] .
  36. M. P. Dabrowski and V. Salzano, Phys. Rev. D 102, 064047 (2020), arXiv:2009.08306 [astro-ph.CO] .
  37. N. Komatsu, Eur. Phys. J. C 77, 229 (2017), arXiv:1611.04084 [gr-qc] .
  38. Y. Liu, Eur. Phys. J. C 82, 762 (2022), arXiv:2203.01814 [gr-qc] .
  39. A. Majhi, Phys. Lett. B 775, 32 (2017), arXiv:1703.09355 [gr-qc] .
  40. G. G. Luciano and M. Blasone, Phys. Rev. D 104, 045004 (2021), arXiv:2104.00395 [hep-th] .
  41. S. Di Gennaro and Y. C. Ong, Universe 8, 541 (2022), arXiv:2205.09311 [gr-qc] .
  42. M. Asghari and A. Sheykhi, Eur. Phys. J. C 82, 388 (2022), arXiv:2110.00059 [gr-qc] .
  43. E. M. C. Abreu and J. A. Neto, Phys. Lett. B 835, 137565 (2022), arXiv:2207.13652 [gr-qc] .
  44. C. Tsallis, J. Statist. Phys. 52, 479 (1988).
  45. C. Tsallis, Introduction to Nonextensive Statistical Mechanics: Approaching a Complex World (Springer New York, NY, 2009).
  46. A. Renyi, Acta Mathematica Academiae Scientiarum Hungarica 10, 193 (1959).
  47. B. D. Sharma and D. P. Mittal, J. Math. Sci 10, 28 (1975).
  48. B. D. Sharma and D. P. Mittal, J.Comb.Inf.Syst.Sci. 2, 122 (1977).
  49. M. Masi, Physics Letters A 338, 217 (2005).
  50. G. Kaniadakis, Phys. Rev. E 72, 036108 (2005), arXiv:cond-mat/0507311 .
  51. C. Tsallis and L. J. Cirto, Eur. Phys. J. C 73, 2487 (2013), arXiv:1202.2154 [cond-mat.stat-mech] .
  52. C. Tsallis, Entropy 22, 17 (2019).
  53. D. J. Zamora and C. Tsallis, Eur. Phys. J. C 82, 689 (2022a), arXiv:2201.03385 [gr-qc] .
  54. D. J. Zamora and C. Tsallis, Phys. Lett. B 827, 136967 (2022b), arXiv:2201.01835 [gr-qc] .
  55. J. D. Barrow, Physics Letters B 808, 135643 (2020).
  56. S. W. Hawking, Phys. Rev. Lett. 26, 1344 (1971).
  57. S. W. Hawking, Commun. Math. Phys. 25, 152 (1972).
  58. A. Strominger and C. Vafa, Phys. Lett. B 379, 99 (1996), arXiv:hep-th/9601029 .
  59. V. Faraoni, Phys. Rev. D 84, 024003 (2011), arXiv:1106.4427 [gr-qc] .
  60. T. M. Davis and C. H. Lineweaver, Publ. Astron. Soc. Austral. 21, 97 (2004), arXiv:astro-ph/0310808 .
  61. G. W. Gibbons and S. W. Hawking, Phys. Rev. D 15, 2738 (1977).
  62. R.-G. Cai and S. P. Kim, JHEP 02, 050 (2005), arXiv:hep-th/0501055 .
  63. R. Bousso, Phys. Rev. D 71, 064024 (2005), arXiv:hep-th/0412197 .
  64. S. Viaggiu, Gen. Rel. Grav. 47, 86 (2015), arXiv:1506.08573 [hep-th] .
  65. H. Gohar and V. Salzano,   (2023), arXiv:2307.06239 [gr-qc] .
  66. Y. Gong and A. Wang, Phys. Rev. Lett. 99, 211301 (2007), arXiv:0704.0793 [hep-th] .
  67. S. A. Hayward, Phys. Rev. D 53, 1938 (1996), arXiv:gr-qc/9408002 .
  68. C. Schiller, Int. J. Theor. Phys. 44, 1629 (2005).
  69. G. W. Gibbons, Found. Phys. 32, 1891 (2002), arXiv:hep-th/0210109 .
  70. J. D. Barrow and G. Gibbons, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 446, 3874 (2015), arXiv:1408.1820 [gr-qc] .
  71. M. P. Dabrowski and H. Gohar, Phys. Lett. B 748, 428 (2015), arXiv:1504.01547 [gr-qc] .
  72. Y. C. Ong, Phys. Lett. B 785, 217 (2018), arXiv:1809.00442 [gr-qc] .
  73. C. Schiller, Phys. Rev. D 104, 124079 (2021), arXiv:2112.15418 [gr-qc] .
  74. A. Jowsey and M. Visser, Universe 7, 403 (2021), arXiv:2102.01831 [gr-qc] .
  75. Y.-F. Cai and E. N. Saridakis, Phys. Lett. B 697, 280 (2011b), arXiv:1011.1245 [hep-th] .
  76. T. Qiu and E. N. Saridakis, Phys. Rev. D 85, 043504 (2012), arXiv:1107.1013 [hep-th] .
  77. A. Sheykhi, Phys. Lett. B 785, 118 (2018), arXiv:1806.03996 [gr-qc] .
  78. T. S. Biró and V. G. Czinner, Phys. Lett. B 726, 861 (2013), arXiv:1309.4261 [gr-qc] .
  79. C. Chevalley and S. Eilenberg, Trans. Am. Math. Soc. 63, 85 (1948).
Citations (1)

Summary

We haven't generated a summary for this paper yet.

Lightbulb On Streamline Icon: https://streamlinehq.com

Continue Learning

We haven't generated follow-up questions for this paper yet.

List To Do Tasks Checklist Streamline Icon: https://streamlinehq.com

Collections

Sign up for free to add this paper to one or more collections.

X Twitter Logo Streamline Icon: https://streamlinehq.com

Tweets

This paper has been mentioned in 1 post and received 0 likes.