量子涨落对宇宙演化的影响.docx

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1、量子涨落对宇宙演化的影响（科学通报杂志）2015年第Z2期大量的天文观测证据表明宇宙正处于加速膨胀时期.为解释这一现象,在广义相对论框架下,通常需要引入一种称为暗能量的未知的能量成分.最简单的暗能量模型是具有常数状态方程(w1)的真空能.这一模型能知足大多数的天文观测检验,但是面临着宇宙学常数问题和年龄问题.因而,人们很自然地去考虑更为复杂一些的情形.最流行的做法是采用Ricci标量的不同函数形式去替代爱因斯坦-希尔伯特拉格朗日量,即著名的f(R)理论.这一理论遭到了非常广泛的研究.然而,f(R)理论的四阶方程使得它很难进行解析分析.与f(R)理论相类似,人们提出一种基于修改teleparal

2、lel引力的方案,即f(T)理论,来解释宇宙最近加速膨胀现象.近期,国外学者的研究表明,能够从海森伯非微扰量子化方法出发,得到修改引力理论.根据这一方法,用场的算符代替场方程中出现的相应的经典场。然后,考察度规的量子涨落对宇宙演化的影响.显然,假如1,修改的拉格朗日密度近似为希尔伯特-爱因斯坦拉格朗日密度,也就是讲这里考虑的修改引力近似为广义相对论.为了充分考虑度规的量子涨落对宇宙演化的影响,或者认真对待从海森伯非微扰量子化方法得到修改引力的方案,本文将考虑的所有可能取值.1修改引力的场方程对于拉格朗日密度(6),唯象考虑一种最简单的文献10中提出的情况。一般而言,应该是时空坐标的函数.对于这

3、一比拟复杂的情形,需要另起一文进行具体的讨论。文献1518对能量-动量张量的不守恒情形进行了具体的讨论.假如1,量子涨落甚至能够抵消引力作用.但是,假如很小,度规的量子涨落的影响也就很微弱,拉格朗日密度(6)近似为希尔伯特-爱因斯坦拉格朗日密度.为了充分考察度规的量子涨落的影响,本文将考虑参数所有可能取值,并将在下一章进行具体的讨论.2宇宙学上的应用把修改引力的场方程(13)应用到均匀各向同性的Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker(FLRW)宇宙在广义相对论中,所有这些不同形式导致一样的场方程和能量-动量张量.2种拉格朗日密度,mLp和mL,得到广泛地讨论和应

4、用.文献16具体讨论了物质的拉格朗日密度mL作为物质能量密度的任意函数的情形.在本文研究中,物质的拉格朗日密度在场方程中出现,所有相关结果都很大程度上依靠于mL的选择.一般而言,物质的拉格朗日密度没有一个唯一确定的选择,而且还是一个值得研究的问题.根据文献14的做法。有了这些基本方程,如今能够来考察度规的量子涨落对早期宇宙、暴胀、辐射主导、尘埃主导和暗能量主导时期的影响.首先考察量子涨落对很早时期的宇宙的影响.从方程(21)和(22)很容易看出,发现能够知足条件H0和H0,也就是讲能够实现反弹宇宙,进而避免大爆炸奇点.假如只要正常物质,如辐射,这反弹宇宙不可能在广义相对论中实现.3讨论和结论本文考虑了一种基于海森伯度规非微扰量子化方法的修改引力.得到了修改引力的场方程并应用到FLRW时空.考察了度规的量子涨落对早期宇宙、暴胀、辐射主导、尘埃主导和暗能量主导时期宇宙演化的影响.发现,由于度规的量子涨落,在一定条件下能够实现反弹宇宙.讨论了量子涨落对暴胀参数(如慢滚参数、光谱指数和原初曲率扰动谱)的影响.假如量子涨落比拟大,在辐射主导或尘埃主导的时期,可以以实现宇宙加速膨胀.但事实上,的值理论上应该比拟小,也就是讲度规的量子涨落对辐射和物质主导时期的宇宙演化影响比拟微弱.在暗能量主导的时期,比拟小的度规的量子涨落可以能导致宇宙膨胀减速的情形.