从大数巧合到基本常数可变理论

当今宇宙学的主流理论是以一个关键的假设为基础的。在主流理论中引力常数G和光速C都永远保持为同一数值。观测表明这些基本常数确实没有什么明显的变化。然而，迄今的研究仅仅考察了过去10亿年内这些常数的数值，因此认为在整个宇宙时间内不变是值得怀疑的。大约在80年前，一位数学天才发现了大数巧合，所谓大数是指约等于10^40的由宇观和微观物理参量所组成的无量纲量。随着宇宙膨胀的发现，宇观和微观参量之间存在联系从一种信仰，变成了经验定律。大数巧合变成了大数定律。为了解释大数定律，又产生了人择原理与自中心原理之争。带有人择色彩的可变引力常数理论由此而诞生了。近几年来，一些物理学家提出了光速可变理论，用以解决宇宙学的视界问题、平坦性问题以及其他疑难问题。

具有双重指数势的phantom宇宙学

利用相空间分析方法,系统研究了具有双重指数势的phantom动力学.主要目的在于研究由M理论引起的势,但同时还分析了指数势中系数比为正的所有可能情况.根据宇宙的晚期行为,给出了解的完整分类.与quintessence情形相反,该体系存在异宿轨线解.

在非零宇宙常数时空中的D星

讨论了带有非零宇宙常数时空中D星的结构,导出了它的度规和有效质量公式.对于这类冷天体的类光和类时测试粒子的偏转角公式存在一个依赖于破缺标度的因子.这是一个可能的天体物理观测效应.动力系统定性方法分析表明,这类冷天体可以形成行星结构.

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.

宇宙学中的人择预言

在科学术语中,也许没有比“人择”一词造成更多混淆的术语了.人择原理有许许多多种版本,这些版本相互不同甚至矛盾.但是,“人择”一词已被广泛使用且日益流行,任何试图改变这个术语的做法均已为时过晚.科学的一个准则是任何科学理论必须能证实或证伪.人择原理采用这样的形式：先验概率分布由一种人择权重确定的话,它便具备了科学的预言能力.

多个额外维存在时的Casimir效应

在Kaluza-Klein理论框架下分析具有多个紧致额外维时两平行导体平板间的Ca-simir效应.假定所有的额外维具有相同的尺度R,利用Epstein zeta函数对Casimir能量密度进行正则化,得到Casimir力密度并与实验结果比较,可确定额外维的尺度为R≤10 nm.

具有可变号相互作用项的广义Chaplygin宇宙学

利用相空间分析方法,讨论两种不同的可变号相互作用项的广义Chaplygin气体动力学.在这两类模型中找到了一些新的稳定吸引子解及异宿轨线解.

Dirac-Born-Infeld整体弦的自引力

研究了4维柱对称时空中Dirac-Born-Infeld(DB I)整体弦的引力性质.利用弱引力场近似及细核假设,在远离弦核心处,计算了其单位长度质量μ(r),并发现核半径为δ的DB I型整体弦的引力场与核半径稍大一些的正则整体弦的引力场的行为相似.然而,由于DB I作用量的非线性性质,在弦核心附近,二者之间存在显著的差异.

在quintessenc中极端整体单极子黑洞的拟正则模

利用WKB法,研究了在quintessenc中极端整体单极子黑洞的拟正则模,主要目的在于研究拟正则频率和黑洞的特征参量之间的关系.研究结果表明;拟正则频率的实部和虚部均随着角量子数的增加而增加;拟正则频率实部和虚部的绝对值随着立体亏损角参量的增加而增加,而与在r=1处的quintessence的密度大小以及黑洞质量的关系正好相反.

黏滞性流体与宇宙年龄问题

在宇宙的演化过程当中,经历了暴胀、辐射以及物质为主时期.如果宇宙现在仍处于物质为主时期,那么理论上所得到的宇宙年龄大概是在80～100亿年左右.另一方面,人们测得一些古老星团的年龄超过了110亿年,由此可见,理论预言与观测结果不相符合,这就是宇宙的年龄问题.当前的观测表明宇宙正处于加速膨胀时期,人们通常将加速的原因归结于宇宙中存在着一种被称为暗能量的物质组分.人们进一步发现由于这种组分可以使理论上预言的宇宙年龄变大,从而缓解了宇宙年龄问题.可是,最新的观测表明,仍有一些天体的年龄比预言的宇宙年龄要大,比如说类星体APM08279+5255,它在红移等于3.91时的年龄大概是21亿年,超过了当时的宇宙年龄.事实上,通常人们在研究宇宙学中,仅仅考虑了理想流体这一简单模型,而该模型可能过于简单.因此,本文将考虑带有黏滞性的流体.通过引入黏滞性,宇宙的年龄问题被进一步缓解了.尽管,本文考虑一类被称为Ricci暗能量的模型,但是所得到的结论可以推广和应用到各种暗能量模型中.