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.     

非线性引力理论中整体宇宙弦的吸积

在非线性二次引力理论中,探讨了整体宇宙弦的引力场,与爱因斯坦引力理论的结果相比较,其度规获得了一个相当于长程牛顿势的修正,表明在远处有一高阶的吸引力。并在此基础上讨论了运动的整体宇宙弦的吸积问题,弦尾部的吸积效应也作了相应的修正。     

膨胀宇宙的收缩

本文以三维平直空间和牛顿引力理论为出发点，计算了宇宙的总质量。计算结果小于天文观测的所有星系的质量（本文把它当做宇宙的总静止质量）。由此得出结论，宇宙是一个束缚体系，它不会永不休止地膨胀下去。     

宇宙起源及宇宙命运

引入宇宙早期核子概念,认为宇宙不是起源于时间为0、空间为0的点大爆炸,而是起源于t=10-62s,T=1051K,r=10-52cm“超微黑洞”的大爆炸.爆炸后宇宙是一个光子热平衡态和引力束缚态共存的系统,光子热平衡态占优势,迫使宇宙膨胀.tc=10-35s,宇宙对应的温标为1014GeV,并在tc=10-35~10-32s间发生暴胀、相变.暴胀、相变中形成的多成分粒子宇宙,是现时粒子的超对称性伴子,有较大的质标.“中性微子”质量m-U0e,B=230 GeV,它是暗物质,当暗物质使宇宙总质量多得过了头,宇宙即由膨胀转入收缩.     

宇宙未来的命运是“大坍塌”还是“大分裂”

若宇宙为光子热平衡态和引力束缚态并存的系统,光子平衡态占优势则宇宙必然膨胀;若它遭到削弱或破坏,引力束缚态占优势,则宇宙将由膨胀转为收缩(坍塌).引入宇宙早期和宇宙晚期核子概念,则宇宙演化与核子演化间存在相互关联.给出暗物质即υe,F的超对称伴子U-e0,B,有较大质标,若它迫使宇宙总质量大得过了头,宇宙将发生坍塌.宇宙由膨胀转为收缩的条件是:当晚期核子的质量减小到现时光子质量的上限,则光子平衡态遭到削弱,引力束缚态占优势.在转入收缩之前宇宙为减速膨胀.     

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。     

非对易时空中的动能项暴涨宇宙

暴涨宇宙也可以通过暴涨场的动能项来实现,称为K-inflation暴涨模型.在暴涨时期,宇宙的能量非常高,引力的效应也比较大.根据广义相对论,引力是由时空的几何来描述的.笔者以时空测不准原理作为出发点,研究了在非对易时空中的K-inflation模型.结果表明,在该模型中,所有的扰动模式都产生在视界之内,并且时空的非对易效应以线性项的形式贡献到扰动的功率谱指数中.与实验观测比较之后,发现该模型能够比较好地符合最新的数据.     

黑洞—宇宙的奇观

恒星是靠着核燃烧提供的量来保持它内部压力的,晚期恒星因热核反应产生引力坍缩现象而形成黑洞,这是经典的黑洞模型,它被描述为只进不出（光线也在内）的无底深渊。如果物质掉干电池黑洞,则宇宙中物质的熵就会减少,这违背了热力学第二定律,因此,宇宙的总熵应包括两部分;黑洞的熵和黑洞外物质的熵,这样修正,可使热力学第二定律更具普遍意义。     

引力理论对宇宙膨胀的诠释

由宇宙背景辐射温度2.7 K推知宇宙始于一次大爆炸,由多普勒效应的红移现象可知宇宙在不断膨胀,从引力理论和熵增原理可证宇宙在不断膨胀.     

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。     

对宇宙暴胀和重新加热的解释

为了解决宇宙大爆炸标准模型与观测实验的困难,提出了宇宙暴胀模型,要求宇宙于１０^－３５　ｓ、能标为104　GeV时发生暴胀,暴胀使能标降到109　GeV左右,于１０^－３２　ｓ暴胀结束宇宙又重新加热到104　GeV.一种可能的解释是：当时刻为１０^－３５　ｓ时,费米型夸克Ｔ２／３Ｆ的超对称伴子Ｙ＋２／３ＴＢ,Y-＋２／３ＴＢ对发生湮灭转化为光子对,使宇宙背景能量突然上升所致.     

二维诱生引力的量子宇宙学波函数

本文用超空间方法对其有宇宙学常数的二维诱生引力进行量子化。我们用等效约束方法精确求解了宇宙波函数Ｗｈｅｅｌｅｒ－Ｄｅｗｉｔｔ方程，并且讨论了波函数的行为。     

“彩虹”宇宙中的扰动问题

在广义相对论的基础上,可以研究宇宙的时空演化。宇宙的极早期会有一个暴胀时期,在这个时期内会产生影响宇宙大尺度结构的密度扰动。本论文讨论彩虹引力下的暴胀模型,导出了度规场和标量场的扰动方程,分析了密度扰动随时间变化的性质。通过求解功率谱,发现彩虹宇宙里功率谱的标度不变性依然保持。谱指数与标准暴胀型中一致,但是其功率谱的幅值缺与探测粒子的能量有关。     

避免小撕裂的一种机制

Phantom宇宙的晚期演化可能会导致包括大小撕裂在内的各种未来奇性.例如,在广义相对论中,小撕裂产生于具有平方势的phantom场的演化.本文作者在1/R引力框架下,提出了一种新的机制以避免小撕裂命运.在带有R2修正的1/R引力中,通过数值计算研究了具有各种势的phantom场,包括平方势、立方势和四次方势,在这些势下,奇性都可避免.     

在一类矢量-张量宇宙学模型中的动力学分析

研究了一类矢量-张量宇宙学模型中的动力学行为.给出了这类矢量-张量宇宙学模型的所有临界点和相应的参数条件,通过线性近似的方法得到了临界点的性质,利用nullcline技术和数值计算得到这类矢量-张量宇宙模型动力学系统的整体行为,分析得出了宇宙可以从物质优势演化到矢量优势的参数区间,最后,考察了宇宙加速膨胀的条件,发现在这一类矢量-张量宇宙模型中,宇宙后期的加速只有当宇宙演化为矢量优势的情形时才会发生.     

关于宇宙膨胀的密度时间曲线的经典理论计算

按宇宙在大尺度上均匀、各向同性的假设,运用经典力学理论,由质量连续性定理和牛顿第二定律,计算哈勃常数与宇宙膨胀时间的关系以及宇宙质量密度、宇宙尺度与宇宙膨胀时间的关系.哈勃常数的计算结果与观察结果相符.     

宇宙模型的探究

介绍牛顿宇宙模型、奥伯斯佯谬、哈勃定律与大爆炸宇宙模型的认知历史;分析证明牛顿宇宙模型和奥伯斯佯谬无必然的因果关系;指出奥伯斯佯谬的隐含错误和大爆炸宇宙模型的证据尚不充分;提出零密度宇宙模型并证明该模型可以解析宇宙学红移现象.     

现时粒子的超对称伴子质量和轻子结构

据两类自由流阻尼标度理论算得的3代粒子质量及宇宙早期核子与现实核子质量的关系式,计算了宇宙暴胀时产生的3代粒子的超对称伴子质量,它们填充了175~1014GeV的质标区.利用研究光子结构的类似方法,分析了轻子的夸克/胶子结构图象,其结果尚待实验证实.     

关于宇宙发生论的地学分析

宇宙发生论是儒家思想和理论的基石,也是地球科学研究的范畴.介绍了董仲舒、周敦颐、邵雍和张载等宇宙发生论的主要内容以及地球科学与其对应的科学解释.在此基础上,提出宇宙发生论的4个内涵:中国古代宇宙观、宇宙发生论的历史演变、宇宙发生论的地位和作用、宇宙发生论所涉及的方法论.