A covariant tapestry of linear GUP, metric-affine gravity, their Poincaré algebra and entropy bound
Abstract: Motivated by the potential connection between metric-affine gravity and linear Generalized Uncertainty Principle (GUP) in the phase space, we develop a covariant form of linear GUP and an associated modified Poincar\'e algebra, which exhibits distinctive behavior, nearing nullity at the minimal length scale proposed by linear GUP. We use 3-torus geometry to visually represent linear GUP within a covariant framework. The 3-torus area provides an exact geometric representation of Bekenstein's universal bound. We depart from Bousso's approach, which adapts Bekenstein's bound by substituting the Schwarzschild radius ($r_s$) with the radius ($R$) of the smallest sphere enclosing the physical system, thereby basing the covariant entropy bound on the sphere's area. Instead, our revised covariant entropy bound is described by the area of a 3-torus, determined by both the inner radius $r_s$ and outer radius $R$ where $r_s\leq R $ due to gravitational stability. This approach results in a more precise geometric representation of Bekenstein's bound, notably for larger systems where Bousso's bound is typically much larger than Bekensetin's universal bound. Furthermore, we derive an equation that turns the standard uncertainty inequality into an equation when considering the contribution of the 3-torus covariant entropy bound, suggesting a new avenue of quantum gravity.
- F. Scardigli, Phys. Lett. B 452, 39 (1999), arXiv:hep-th/9904025 .
- H. S. Snyder, Physical Review 71, 38 (1947).
- M. Maggiore, Phys. Lett. B 304, 65 (1993), arXiv:hep-th/9301067 .
- J. Magueijo and L. Smolin, Phys. Rev. Lett. 88, 190403 (2002), arXiv:hep-th/0112090 .
- J. L. Cortes and J. Gamboa, Phys. Rev. D 71, 065015 (2005), arXiv:hep-th/0405285 .
- S. Das and E. C. Vagenas, Phys. Rev. Lett. 101, 221301 (2008), arXiv:0810.5333 [hep-th] .
- S. P. Kumar and M. B. Plenio, Phys. Rev. A 97, 063855 (2018), arXiv:1708.05659 [quant-ph] .
- G. M. Tino, Quantum Sci. Technol. 6, 024014 (2021), arXiv:2009.01484 [gr-qc] .
- D. Gao and M. Zhan, Phys. Rev. A 94, 013607 (2016), arXiv:1607.04353 [gr-qc] .
- S. Das and R. B. Mann, Phys. Lett. B 704, 596 (2011), arXiv:1109.3258 [hep-th] .
- F. Marin et al., Nature Phys. 9, 71 (2013).
- L. Petruzziello and F. Illuminati, Nature Commun. 12, 4449 (2021), arXiv:2011.01255 [gr-qc] .
- S. P. Kumar and M. B. Plenio, Nature Commun. 11, 3900 (2020), arXiv:1908.11164 [quant-ph] .
- S. Vagnozzi et al., Class. Quant. Grav. 40, 165007 (2023), arXiv:2205.07787 [gr-qc] .
- A. Singh and O. Friedrich,  (2023), arXiv:2304.01263 [gr-qc] .
- B. Majumder, Phys. Lett. B 699, 315 (2011), arXiv:1104.3488 [gr-qc] .
- W. H. Zurek, Rev. Mod. Phys. 75, 715 (2003), arXiv:quant-ph/0105127 .
- H.-P. Breuer and F. Petruccione, The theory of open quantum systems (OUP Oxford, 2002).
- R. Penrose, Gen. Rel. Grav. 28, 581 (1996).
- C. M. Bender, Rept. Prog. Phys. 70, 947 (2007), arXiv:hep-th/0703096 .
- S. W. Hawking, Phys. Rev. D 14, 2460 (1976).
- S. Giardino and V. Salzano, Eur. Phys. J. C 81, 110 (2021), arXiv:2006.01580 [gr-qc] .
- M. Dine and A. Kusenko, Rev. Mod. Phys. 76, 1 (2003), arXiv:hep-ph/0303065 .
- A. Riotto and M. Trodden, Ann. Rev. Nucl. Part. Sci. 49, 35 (1999), arXiv:hep-ph/9901362 .
- F. Brau, J. Phys. A 32, 7691 (1999), arXiv:quant-ph/9905033 .
- M. Moussa, Adv. High Energy Phys. 2015, 343284 (2015), arXiv:1512.04337 [physics.gen-ph] .
- R. Rashidi, Annals Phys. 374, 434 (2016), arXiv:1512.06356 [gr-qc] .
- A. Mathew and M. K. Nandy, Royal Society open science 8, 210301 (2021).
- B. Hamil and B. C. LĂ¼tfĂ¼oÄŸlu, Int. J. Theor. Phys. 60, 2790 (2021), arXiv:2009.13838 [gr-qc] .
- D. Gregoris and Y. C. Ong, Annals Phys. 452, 169287 (2023), arXiv:2202.13904 [gr-qc] .
- K. Nouicer, Phys. Lett. B 646, 63 (2007), arXiv:0704.1261 [gr-qc] .
- P. Pedram, Phys. Lett. B 714, 317 (2012), arXiv:1110.2999 [hep-th] .
- H. Shababi and K. Ourabah, Eur. Phys. J. Plus 135, 697 (2020a).
- H. Shababi and K. Ourabah, Annals Phys. 413, 168051 (2020b).
- A. Pachol and A. Wojnar, Eur. Phys. J. C 83, 1097 (2023a), arXiv:2307.03520 [gr-qc] .
- A. Pachol and A. Wojnar, Class. Quant. Grav. 40, 195021 (2023b), arXiv:2304.08215 [gr-qc] .
- S. Segreto and G. Montani, Eur. Phys. J. C 83, 385 (2023), arXiv:2208.03101 [quant-ph] .
- A. Addazi et al.,  (2021), arXiv:2111.05659 [hep-ph] .
- S. Hossenfelder, Living Rev. Rel. 16, 2 (2013), arXiv:1203.6191 [gr-qc] .
- K. Nouicer, in Gravitation: Theory and Experiment, 3rd School on Theoretical Physics (2013) pp. 193–229.
- F. Scardigli, in International conference on Eternity between Space and Time: From Consciousness to the Cosmos (2022) arXiv:2212.13776 [gr-qc] .
- A. Wojnar, Phys. Rev. D 109, 024011 (2024a), arXiv:2311.14066 [gr-qc] .
- A. Wojnar,  (2024b), arXiv:2401.01159 [gr-qc] .
- D. Huterer and M. S. Turner, Phys. Rev. D 60, 081301 (1999), arXiv:astro-ph/9808133 .
- S. Nojiri and S. D. Odintsov, eConf C0602061, 06 (2006), arXiv:hep-th/0601213 .
- S. Nojiri and S. D. Odintsov, Phys. Rept. 505, 59 (2011), arXiv:1011.0544 [gr-qc] .
- S. Capozziello and M. Francaviglia, Gen. Rel. Grav. 40, 357 (2008), arXiv:0706.1146 [astro-ph] .
- J. BeltrĂ¡n JimĂ©nez and A. Delhom, Eur. Phys. J. C 79, 656 (2019), arXiv:1901.08988 [gr-qc] .
- J. BeltrĂ¡n JimĂ©nez and A. Delhom, Eur. Phys. J. C 80, 585 (2020), arXiv:2004.11357 [gr-qc] .
- D. N. Vollick, Phys. Rev. D 69, 064030 (2004), arXiv:gr-qc/0309101 .
- P. Pani and T. P. Sotiriou, Phys. Rev. Lett. 109, 251102 (2012), arXiv:1209.2972 [gr-qc] .
- J. L. Cortés and J. Gamboa, Phys. Rev. D 102, 036015 (2020), arXiv:2004.05673 [hep-th] .
- A. F. Ali, Class. Quant. Grav. 28, 065013 (2011), arXiv:1101.4181 [hep-th] .
- A. Dragan and A. Ekert, New J. Phys. 22, 033038 (2020), [Addendum: New J.Phys. 25, 088002 (2023)], arXiv:1910.02780 [quant-ph] .
- E. Lope-Oter and A. Wojnar,  (2023), arXiv:2306.00870 [gr-qc] .
- A. Kozak and A. Wojnar,  (2023), arXiv:2308.01784 [gr-qc] .
- T. D. Wheeler and A. D. Stroock, Nature 455, 208 (2008).
- E. Witten,  (2023), arXiv:2308.03663 [hep-th] .
- Y. Ling and M.-H. Wu, Class. Quant. Grav. 40, 075009 (2023), arXiv:2109.05974 [gr-qc] .
- J. D. Bekenstein, Phys. Rev. D 23, 287 (1981).
- A. F. Ali,  (2022a), arXiv:2210.13974 [quant-ph] .
- A. F. Ali,  (2022b), arXiv:2210.06262 [physics.gen-ph] .
- R. Bousso, JHEP 07, 004 (1999), arXiv:hep-th/9905177 .
- T. Jacobson, Phys. Rev. Lett. 75, 1260 (1995), arXiv:gr-qc/9504004 .
- R. M. Wald, Living Rev. Rel. 4, 6 (2001), arXiv:gr-qc/9912119 .
- J. D. Bekenstein, Phys. Rev. D 7, 2333 (1973).
- S. W. Hawking, Commun. Math. Phys. 43, 199 (1975), [Erratum: Commun.Math.Phys. 46, 206 (1976)].
- A. Raychaudhuri, Phys. Rev. 98, 1123 (1955).
- E. P. Verlinde, JHEP 04, 029 (2011), arXiv:1001.0785 [hep-th] .
- E. P. Verlinde, SciPost Phys. 2, 016 (2017), arXiv:1611.02269 [hep-th] .
- M. Bawaj et al., Nature Commun. 6, 7503 (2015), arXiv:1411.6410 [gr-qc] .
- J. M. Lee, Riemannian Manifolds: An Introduction to Curvature (Springer, 2000).
- L. Petruzziello and F. Wagner, Phys. Rev. D 103, 104061 (2021), arXiv:2101.05552 [gr-qc] .
Paper Prompts
Sign up for free to create and run prompts on this paper using GPT-5.
Top Community Prompts
Collections
Sign up for free to add this paper to one or more collections.