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。     

宇宙常数λ≠0的Einstein场方程的精确解

求解A.Einstein场方程是宇宙学理论中的一个中心问题,它关系到宇宙中星系的时空几何结构。本文给出了“宇宙恒量”入不为零时非静态球对称引力场方程的一类精确解,并对解的奇点作了一些初步的分析。     

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。     

宇宙膨胀中的能量问题

现有的标准宇宙模型是从爱因斯坦引力场方程中获得的,而不是从能量守恒角度考察的,但如果宇宙空间中存在暗能量,那么随着宇宙空间的膨胀,必然存在其他形式的能量和暗能量的转化问题.文中从相对论的质量和空间关系入手,研究了宇宙膨胀中的能量问题,得出宇宙膨胀同样必须遵守能量守恒定律,并在忽略非能量转化引起的宇宙膨胀条件下,考察了宇宙是否会无限膨胀的问题.     

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.     

K=±1时FRW宇宙中的线性扰动

在大尺度结构中 ,应用Einstein方程和线性扰动理论导出K =± 1时FRW宇宙中质量密度、粒子数密度、速度和度规等物理量的线性扰动方程 ,得出不同形状的宇宙的以上四种线性扰动方程完全一样 ,K的不同取值并不影响早期宇宙的演变规律 .     

三联数字与时空

1　量子场论与宇宙的起源对极早期宇宙的研究,理论上出现了困难。由广义相对论得出一个结论:宇宙的时空存在一个起点和终点。也就是宇宙起源于一次大爆炸奇点。在奇点处宇宙的体积为零,时空曲率、物质密度、奇点温度等都变成了无穷大。这是物理定律无法描述的。还有一个问题就是引力场量子化的问题,至今尚未成功。目前只是使用“弯曲时空量子场论”。在这个理论中广义相对论的爱因斯坦场方程由 Rμυ-12gμυR+λgμυ=-kTμυ变成 Rμυ-12gμυR+λgμυ=-k方程的左边一样,只是右边的物质源 Tμυ被所代替。后者表…     

霍金温度的修正对半全息宇宙学模型的影响

文章修正了霍金温度的一般形式,基于其表达式中标度因子a的二阶导数项的动力学效应,重新讨论了半全息宇宙学模型下暗能量和暗物质比例的巧合性问题与宇宙加速问题,得到了宇宙动力学方程及其吸引子解,并给出了宇宙减速因子和等效压强密度比的解析表达式.在给定合理的参数后,宇宙减速因子取负值,表明当前的宇宙正在加速膨胀,同时暗能量和暗物质的等效压强密度比也符合半全息宇宙学的预期结果.     

球对称引力场方程的一些解

<正>引力场方程反映了引力场的存在和变化是由物质的分布及其运动所决定的,它的求解问题是广义相对论中的一个重要问题。本文讨论了“宇宙常数”不等于零的情况,得到一种场方程的一些球对称解。     

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。     

Bianch-Ⅰ型宇宙的二次量子化

采用与弯曲时空量子场论相类似的方法讨论Bianchi-Ⅰ型宇宙。得到了宇宙波函数所满足的wheeler-DeWitt方程,在将这宇宙波函数考虑成相应微超空间中的宇宙场后,不仅可以避免在宇宙量子力学中所遇到的宇宙波函数几率解释的困难,而且得到了宇宙多重产生的结论,并计算出所产生的各种宇宙平均数分布。这种宇宙多重产生的效应可以通过引入一种假想的宇宙探测器来进行观测。     

Brane世界中的宇宙学方程

首先介绍了相关概念——外赋曲率,引入Brane世界宇宙模型．然后由Brane度规和五维能动张量推得五维爱因斯坦方程,积分得到Brane边界条件,应用到爱因斯坦方程得到与Friedmann类似的方程．由爱因斯坦方程和能动张量守恒方程得到Brane宇宙标度因子的演化规律．最后,在将Brane张量和体宇宙学常数进行微调后,分别在高能和低能范围里讨论修正了的Friedmann方程的解及其中各项的意义．     

Bianchi I有挠宇宙模型

根据刘辽等提出的U_4空间的重力理论,找到了场方程的Bianchi Ⅰ型宇宙解,发现这个解能很好地描述宇宙演化中很长一段时间的情况,并且在挠率趋于零的情况下回到Einstein方程的de Sitter解.     

有挠引力量子化初探

研究了有挠时空的引力量子化问题，获得了一次型有挠引力的Ｗｈｅｅｌｅｒ－Ｄｅｗｉｔｔ方程，超空间的号差是洛仑兹的。在小超空间近似下，如果宇宙波函数是正规的，或者取无边界边界条件，都得出均匀各向同性量子宇宙以无挠方式演化的结论。     

双指数势Cardassian宇宙模型

对存在通常物质与双指数势标量场的Cardassian宇宙模型进行了研究，并分析了它的动力学性质．Cardassian模型对Friedmann方程引入修正项以符合目前观测的宇宙加速膨胀现象．对修正后的Friedmann方程选取适当的无量纲化，使得两项不同性质的能量密度在不同能量标度的极限下，分别现显出前者主要影响支配宇宙的高能时期，而后者影响支配宇宙的低能时期．计算结果表明，双指数势将影响宇宙演化，最终由其中一个优势项决定演化方式．     

鬼场暗能量密度的宇宙演化

用来解释宇宙加速膨胀的鬼场暗能量近期被提出.分别从暗能量密度与哈勃函数的正比和二次函数关系出发,求解Friedman方程,推导出无量纲能量密度和态方程参量随宇宙尺度因子演化的结果.计算表明:无量纲鬼场暗能量密度在后期趋向于1而态方程参量在后期趋向于-1,呈现出宇宙学常数的形式.     

宇宙学常数和暗物质对宇宙演化的影响

在假定了暗物质密度随宇宙尺度因子变化的基础上,利用数值计算重新求解Fridmann-Lemaitre方程,得出暗物质及其压强对宇宙学常数取值以及宇宙年龄和减速因子的影响。     

相对论中引力场性质研究

相对论是现代科学的重要基础,是物理学通向宇宙的桥梁.对爱因斯坦建立广义相对论的过程进行了分析,引力问题是自然界乃至整个宇宙世界的一个基本问题.引力场是一种矢量场,广义相对论对引力问题的描述是非常有效的.通过对引力场的分析,得到了引力场的高斯定理,讨论了引力场的环路定理.通过方程,求出了引力场中的势函数,探讨了引力场的基本性质.     

初始条件对小Higgs模型下暗物质残留密度影响的研究

利用玻尔兹曼方程把演化的初始条件对重光子在当前宇宙中的残留密度的影响进行了系统的研究.结果表明,初始条件仅对宇宙演化的初期有着较小影响,但对当前宇宙中暗物质的残留密度的影响几乎可以忽略.     

五维时空中宇宙视界对应的量子统计熵

把广义测不准关系引入宇宙视界对应的量了统计熵的计算, 采用由广义测不准关系得到的新的态密度方程, 研究了五维黑洞背景下Bose场与Fermi场的熵. 利用新的态密度方程后, 不通过紫外截断可以消除brick-wall 模型中无法克服的发散项, 并且同样可得到宇宙视界对应的量子统计熵与视界面积成正比的结论. 计算结果表明, 宇宙视界对应的量子统计熵是视界面上量子态的熵, 是一种量子效应, 是时空的内禀性质, 这使人们对宇宙视界对应的量子统计熵的认识有更进一步的理解. 在计算中直接应用量子统计的方法, 求五维黑洞背景下Bose场与Fermi场的配分函数, 避开了求解各种粒子波动方程的困难, 为研究高维时空宇宙视界对应的量子统计熵提供了一条途经.