无限子宇宙模型探三

<正> 一、引 言 Einstein方程的精确形式为 Rμν-1/2gμνR-λgμν=-8πGTμν 其中Rμν为黎曼曲率张量,gμν为度规张量,R为宇宙标度因子,Tμν为能量动量张量。标准宇宙模型等一些有限宇宙模型没有考虑λ的存在,当然也就未能说明λ是如何产生的。然而λ的存在并不能排除,而是可能存在一个有限值的。我们在中初步建立的无限子宇宙模型,λ作为我们所研究的子宇宙以外的整个宇宙的平均作用及引力场对高速粒子的排斥     

引力和宇宙"常数"为变量的宇宙模型解

在引力“常数”G和宇宙“常数”∧为变量，同时保持Einstein引力场方程形式不变的框架下，讨论了Friedman—Robertson—Walker(FRW)模型的解，应用状态方程P=(γ—1)ρ和关系式4π(Gρ 3GP)=∧，得到了场方程的一个精确解，它具有R∝t和∧∝t^-2，描述的是一个等速膨胀的宇宙，当曲率参数取不同值，k=1，0，-1时，三种模型随时间的演化行为没有十分显著的区别。     

引力"常数"和宇宙"常数"为变量的FRW平坦模型解

本文在引力“常数”G和宇宙“常数”Λ为变量，同时保持Einstein引力场方程形式不变的框架下，讨论了Friedman—Robertson—Walker(FRW)平坦模型的解．我们假设了一个状态方程P=(γ一1)ρ和宇宙常数与哈勃参数的关系Λ=3ηH^2，得到了场方程的一个精确解。它描述的是一个减速系数为常数的连续膨胀的宇宙，在极端情况下η=0，这个解可以自动变为大家熟知的G是常数和Λ=0时的FRW平坦模型的解。     

无限子宇宙模型探四——宇宙因子Λ的成因

<正> 其中R_(μν)为黎曼曲率张量,Λ为宇宙因子,为考虑宇宙项存在时的度规张量,T_(μν)为能量动量张量。对于Λ,有限宇宙模型时而保留,时而舍弃。爱因斯坦本人就曾多次宣布放弃宇宙项。甚至在他逝世前还谈到“引进宇宙项是我一生中量大的错误。”J·Weber则称“经验事实与逻辑简洁性都指出可令λ等于零。”在此以后建立的宇宙模型一些虽然也保留了宇宙项,然     

高导数引力理论宇宙动力学方程

利用高导数引力理论研究宇宙的演化。在Friedmann宇宙模型中，由高导数场方程导出宇宙动力学方程。此方程为宇宙标度因子关于时间的三阶非线性微分方程，并由能量-动量守恒及物态方程导出能量密度和宇宙标度因子的关系，最后比较了高导数引力理论动力学方程和标准动力学方程。     

关于LTB宇宙模型中的Friedamann方程

Lema tre-Tolman-Bondi(LTB)宇宙模型是对超新星亮度变暗的观测事实的另一种解释,其优点在于不再需要引入神秘的暗能量.在特殊情形下,LTB宇宙模型能够约化到通常的Friedmann-Robertson-Walker(FRW)宇宙模型.对于一般的LTB宇宙模型,通常的Friedmann方程必须作出相应的推广.由于LTB宇宙模型是非均匀但各向同性的,因而推广的Friedmann方程应含有两个哈勃参数.但在LTB的相关文献中,所讨论的是单哈勃参数的Friedmann方程,它无法完备地描述宇宙的演化.仅从牛顿引力理论即可导出单哈勃参数Friedmann方程,还进一步定义了LTB宇宙模型中无量纲参数,给出了双哈勃参数Friedmann方程的另一种形式.     

关于宇宙的能量动量和角动量

广义协变的能量动量守恒定律和作者建立的广义协变的角动量守恒定律克服了其它各种表述形式的困难，本文利用它们研究了Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ－Ｗａｌｋｅｒ宇宙的能量动量和角动量．由于本文采用的守恒定律是广义协变的，所以与坐标选择无关，这与其它文献不同．结果表明Ｒ－Ｗ宇宙的能量动量和角动量皆为零，并给出了零结果的物理诠释．     

相对论性超流动力学方程

以超流体的二流体模型为基础,根据超流的微观理论,找到了一个能量-动量张量,并通过能量和动量守恒定律导出了相对论性超流体的宏观动力学方程.在非相对论极限下,将其与非相对论性超流体的动力学方程作了比较,符合得很好.另外还讨论了相对论性超流体中的涡旋量子化.进一步讨论了存在引力场时的情况.     

中微子超光速与宇宙加速膨胀

由中微子超光速推导出中微子的质量是虚数,也就是说中微子是具有虚质量的微观粒子.本文认为任何物质的质量、动量和能量都应该用复数来描述.随后提出了两个假设:1)中微子(或其它虚质量粒子)是组成暗能量的基本粒子;2)对普通物质适用的一切物理定律对暗物质和暗能量同样适用.基于这两个假设,根据万有引力定律导出了暗能量粒子之间的相互作用是万有斥力,这是导致宇宙加速膨胀的根本原因.     

宇宙创生于真空涨落

讨论了宇宙的创生问题,发现共形不变物质场的真空单圈近似下的Brans-Dicke方程存在自洽、严格的宇宙解,且此解有初始奇点。无论是Einstein理论还是Brans-Dicke理论,都容许物质场的真空涨落创生宇宙。     

宇宙加速膨胀的一个玩具模型和修正的引力理论

Einstein引力理论在大尺度上的修正是解释目前宇宙加速膨胀的一类颇受关注的方案,它不需要引入奇怪的暗能量.作者构造了一个玩具模型,它与目前的天体物理数据相吻合,且能避免宇宙大撕裂.把宇宙标度因子a(t)代入由含待定修正项修正引力导出的宇宙动力学方程,并在t=t0处展开为Taylor级数,保留前2项,定出引力拉氏量中修正项的系数,从而把修正项置于更为可靠的基础上.     

关于杨振宁方程的推广

本文提出了推广的杨振宁方程R_(ik;l) ∧R_(il;k0=0,并得到此方程的静态球对称度规场的渐近解和近似解:在∧≠-1,∧≠-2时解的一级近似是Einstein引力场方程的Schwarzschild解。在∧=-2时得到的近似解部分类似于Reissner-Nordstrom度规。在∧=-1时即是杨振宁场解。并且在Einstein广义相对论的基础上,给出此推广的杨振宁方程与能量动量张量T_(ik)的散度方程三对等价条件。其中之一在∧=-1时的特例就是杨振宁、谷超豪在引力规范场理论中的一个定     

Godel宇宙模型在理想流体条件下的一个近似解

在引力源为理想流体条件下,通过对G(o)del宇宙基本性质的分析求解了Einstein场方程,给出了一个G(o)del宇宙时空度规的近似解.并且对此解进行了分析.结果表明,在参量f(x)的两种不同情况下,G(o)del宇宙将分别表现出静态与膨胀的特征.对于膨胀宇宙,H的取值主要依赖于λ、k以及σ等模型参数.     

宇宙始末

在大爆炸发生10-32秒后,宇宙诞生了.可以说,正是这次大爆炸产生了空间和时间,也造就了宇宙中的所有物质和能量.究竟是什么原因引发了这次十分突然的大爆炸,至今是一个谜.天文学家相信,这场大爆炸与一种被称为“膨胀”的过程有关,在此过程中,存在于太空真空中的一种特殊的能量突然间发生了运动.直到这种能量转变成我们更熟悉的物质和能量形成之后,这一膨胀过程才宣告结束.     

五维Brans-Dicke引力理论的宇宙膨胀

将Brans-Dicke(BD)引力理论扩展到五维Kaluza-Klein时空,在物质场和BD标量场是空间均匀分布的假设条件下,提出五维时空的Robertson-Walker度规,由五维BD标－张量引力场方程出发,导出宇宙动力学方程,建立以五维BD引力理论为基础的宇宙模型,求得标度因子为时间t的幂函数形式的宇宙膨胀解,对辐射为主和物质为主时期的[宇宙膨胀作出讨论。     

一维量子Euler-Poisson方程的解的渐近性

讨论了一类一维量子半导体方程,这类方程具有等熵Euler—Poisson方程的形式,并且动量方程有量子势力项和松弛项．当远场动量不一致和远场电场非零时,证明了一维量子Euler—Poisson方程的初值问题的解的渐近性．通过选择适当的修正函数和能量估计的方法,得到了上述初值问题的解在时间足够大时收敛到相应的稳态解．这个结果改进了前人的关于远场动量一致和零远场电场时解的渐近性的结果．     

洛伦兹对称破缺与宇宙加速膨胀

1998年的超新星观测表明当今宇宙正在加速膨胀.暗能量是指宇宙加速膨胀的宇宙介质.正的宇宙学常数L是暗能量的重要候选者,但导致宇宙加速膨胀的原因并非L莫属.洛伦兹不变性是物理学最严格的对称性之一,然而所有的量子引力理论都预言了洛伦兹对称性的破缺.基于大尺度洛伦兹破缺(LargeScale Lorentz Violation, LSLV)的宇宙学模型,讨论了有效引力理论修正的Friedmann方程,由此可以得到,大尺度上的洛伦兹破缺和宇宙学常数项的综合效应会产生后期观测到的宇宙加速膨胀.     

绕超导宇宙弦的广义相对论性冲击波

本文讨论了超导宇宙弦的引力场对相对论性流体的影响,给出了一种激波方程的解。分析表明,引力效应仅提供高阶修正。     

Melvin磁宇宙中Schwarzschild黑洞外部区域的电磁场能量动量张量

对Melvin磁宇宙中球对称质量外部区域的电磁场能量动量张量进行了研究, 给出电磁场能量的分布规律;然后以均匀磁场中的Schwarzschild黑洞为例, 通过数值计算出球对称引力场对均匀磁场能量分布的影响. 结果表明, 时空的弯曲会使均匀磁场的能量增大.     

引力的Weyl-U(1)规范场理论及其宇宙

通过分析认为广义相对论不能自然地给出引力场(作为物质)的能量、动量这些重要的物理量。广义相对论体系是欠定问题,在自系统无定解。它和其他相互作用的理论形式较独立,有碍四种相互作用的统一。为了克服这些困难,本文提出了引力的Weyl-U(1)规范场理论。在相同近似下给出的结果和广义相对论一致,而表达方式更简明。文中得到一个宇宙模型,对时空有一些新观点。还提出了本理论对自然界一些解释不了的神秘现象的可能应用。