@phdthesis{Schenkel2011,
  author    = {Schenkel, Alexander},
  title     = {Noncommutative Gravity and Quantum Field Theory on Noncommutative Curved Spacetimes},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-65823},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {{\"U}ber die letzten Jahrzehnte hat sich die nichtkommutative Geometrie zu einem etablierten Teilgebiet der reinen Mathematik und der theoretischen Physik entwickelt. Die Entdeckung, dass gewisse Grenzf{\"a}lle der Quantengravitation und Stringtheorie zu nichtkommutativer Geometrie f{\"u}hren, motivierte die Suche nach Physik jenseits des Standardmodells der Elementarteilchenphysik und der Einstein'schen allgemeinen Relativit{\"a}tstheorie im Rahmen von nichtkommutativen Geometrien. Einen ergiebigen Ansatz zu letzteren Theorien, welcher Deformationsquantisierung (Sternprodukte) mit Methoden aus der Theorie der Quantengruppen kombiniert, wurde von der Gruppe um Julius Wess entwickelt. Die resultierende Gravitationstheorie ist nicht nur imstande nichtkommutative Effekte der Raumzeit zu beschreiben, sondern sie erf{\"u}llt ebenfalls ein generalisiertes allgemeines Kovarianzprinzip, welches durch eine deformierte Hopf Algebra von Diffeomorphismen beschrieben wird. Gegenstand des ersten Teils dieser Dissertation ist es Symmetriereduktion im Rahmen von nichtkommutativer Gravitation zu verstehen und damit exakte L{\"o}sungen der nichtkommutativen Einstein'schen Gleichungen zu konstruieren. Diese Untersuchungen sind von großer Bedeutung um den physikalischen Inhalt dieser Theorien herauszuarbeiten und den Kontakt zu Anwendungen, z.B. im Rahmen nichtkommutativer Kosmologie und Physik schwarzer L{\"o}cher, herzustellen. Wir verallgemeinern die {\"u}bliche Methode der Symmetriereduktion, welche eine Standardtechnik im Auffinden von L{\"o}sungen der Einstein'schen Gleichungen ist, auf nichtkommutative Gravitation. Es wird gezeigt, dass unsere Methode zur nichtkommutativen Symmetriereduktion f{\"u}r ein gegebenes symmetrisches System zu bevorzugten Deformationen f{\"u}hrt. F{\"u}r Abelsche Drinfel'd Twists klassifizieren wir alle konsistenten Deformationen von r{\"a}umlich flachen Friedmann-Robertson-Walker Kosmologien und des Schwarzschild'schen schwarzen Loches. Aufgrund der deformierten Symmetriestruktur dieser Modelle k{\"o}nnen wir viele Beispiele von exakten L{\"o}sungen der nichtkommutativen Einstein'schen Gleichungen finden, bei welchen das nichtkommutative Metrikfeld mit dem klassischen {\"u}bereinstimmt. Im Fokus des zweiten Teils sind Quantenfeldtheorien auf nichtkommutativen gekr{\"u}mmten Raumzeiten. Dazu entwickeln wir einen neuen Formalismus, welcher algebraische Methoden der Quantenfeldtheorie mit nichtkommutativer Differentialgeometrie verkn{\"u}pft. Als Resultat unseres Ansatzes erhalten wir eine Observablenalgebra f{\"u}r skalare Quantenfeldtheorien auf einer großen Klasse von nichtkommutativen gekr{\"u}mmten Raumzeiten. Es wird eine pr{\"a}zise Relation zwischen dieser Algebra und der Observablenalgebra der undeformierten Quantenfeldtheorie hergeleitet. Wir studieren ebenfalls explizite Beispiele von deformierten Wellenoperatoren und finden, dass im Gegensatz zu dem einfachsten Modell des Moyal-Weyl deformierten Minkowski-Raumes, im Allgemeinen schon die Propagation freier Felder durch die nichtkommutative Geometrie beeinflusst wird. Die Effekte von konvergenten Deformationen werden in einfachen Spezialf{\"a}llen untersucht, und wir beobachten neue Aspekte in diesen Quantenfeldtheorien, welche sich in formalen Deformationen nicht zeigten. Zus{\"a}tzlich zu der erwarteten Nichtlokalit{\"a}t finden wir, dass sich die Beziehung zwischen der deformierten und der undeformierten Quantenfeldtheorie nichttrivial ver{\"a}ndert. Wir beweisen, dass dies zu einem verbesserten Verhalten der nichtkommutativen Theorie bei kurzen Abst{\"a}nden, d.h. im Ultravioletten, f{\"u}hrt. Im dritten Teil dieser Arbeit entwickeln wir Elemente eines leistungsf{\"a}higeren, jedoch abstrakteren, mathematischen Ansatzes zur Beschreibung der nichtkommutativen Gravitation. Das Hauptaugenmerk liegt auf globalen Aspekten von Homomorphismen zwischen und Zusammenh{\"a}ngen auf nichtkommutativen Vektorb{\"u}ndeln, welche fundamentale Objekte in der mathematischen Beschreibung von nichtkommutativer Gravitation sind. Wir beweisen, dass sich alle Homomorphismen und Zusammenh{\"a}nge der deformierten Theorie mittels eines Quantisierungsisomorphismus aus den undeformierten Homomorphismen und Zusammenh{\"a}ngen ableiten lassen. Es wird ebenfalls untersucht wie sich Homomorphismen und Zusammenh{\"a}nge auf Tensorprodukte von Moduln induzieren lassen. Das Verst{\"a}ndnis dieser Induktion erlaubt es uns die nichtkommutative Gravitationstheorie von Wess et al. um allgemeine Tensorfelder zu erweitern. Als eine nichttriviale Anwendung des neuen Formalismus erweitern wir unsere Studien zu exakten L{\"o}sungen der nichtkommutativen Einstein'schen Gleichungen auf allgemeinere Klassen von Deformationen.},
  subject      = {Nichtkommutative Geometrie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Koslowski2008,
  author    = {Koslowski, Tim Andreas},
  title     = {Cosmological Sectors in Loop Quantum Gravity},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-28244},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {This thesis is concerned with the description of macroscopic geometries through Loop Quantum Gravity, and there particularly with the description of cosmology within full Loop Quantum Gravity. For this purpose we depart from two distinct (classically virtually equivalent) ans{\"a}tze: One is phase space reduction and the other is the restriction to particular states. It turns out that the quantum analogue of these two approaches are fundamentally different: The quantum analogue of phase space reduction needs the reformulation in terms of the observable Poisson algebra, so it can be applied to the noncommutative quantum phase space: It rests on the observation that the observable Poisson algebra of classical canonical cosmology is induced by the embedding of the reduced cosmological phase space into the phase space of full General Relativity. Using techniques related to Rieffel-induction, we develop a construction for a noncommutative embedding that has a classical limit that is described by a Poisson embedding. To be able to use this class of noncommutative embeddings for Loop Quantum Gravity, one needs a complete group of diffeomorphisms for the quantum theory, which is constructed. These two results are applied to construct a quantum embedding of a cosmological sector into full Loop Quantum Gravity. The embedded cosmological sector turns out to be discrete, like standard Loop Quantum Cosmology and can be interpreted as a super-selection sector thereof; however due to pathologies of the dynamics of full Loop Quantum Gravity, one can not induce a meaningful dynamics for this cosmological sector. The quantum analogue of restricting the space of states is achieved by explicitly constructing states for Loop Quantum Gravity with smooth geometry. These states do not exist within the Hilbert space of Loop Quantum Gravity, but as states on the observable algebra of Loop Quantum Gravity. This observable algebra is built from spin network functions, area operators and a restricted set of fluxes. For this algebra to be physically complete, we needed to construct a version of Loop Quantum Geometry based on a fundamental area operator. This version of Loop Quantum Geometry is constructed. Since the smooth geometry states are not in the Hilbert space of standard Loop Quantum Gravity, we needed to calculate the Hilbert space representation that contains them using the GNS construction. This representation of the observable algebra can be illustrated as a classical condensate of geometry with quantum fluctuations thereon. Using these representations we construct a quantum-minisuperspace, which allows for an interpretation of standard Loop Quantum Cosmology in terms of these states and led us to conjecture a new approach for the implementation of dynamics for Loop Quantum Gravity.},
  subject      = {Gravitation},
  language  = {en}
}