早期宇宙动力学的一种新范式

本文提出一种新机制，将耦合场系统（包括无宇宙学常数的爱因斯坦方程）约化为具有与当前观测天文学直接相关的特征解的方程。我们的方法被表述为具有三维球面空间截面的时空上的经典爱因斯坦-矢量-标量-麦克斯韦-流体场论。利用标准LFRW宇宙学模型中熟悉的局部坐标图，找到了解析宇宙学解。这些解可用于描述度规尺度因子、哈勃函数、急动(jerk)与减速度函数、标量时空曲率以及Kretschmann不变量不同类型的演化。该理论的宇宙学部分容纳了一个特定的单一大爆炸情景，其后尺度因子呈永恒指数加速。这样的解不需要外部规定的流体状态方程，并导致若干新预言，包括当前的“急动”参数值、具有磁螺旋度的“类Hopf”无源麦克斯韦场构型，以及展现新电荷共轭对称性的分布型“双极”解。探讨了关于该特定宇宙学的场扰动近似方案，并推导了其对热化过程与热历史的影响，从而预言了大爆炸与退耦时代之间的时间间隔。最后证明存在场耦合，其中矢量和标量局域化线性化扰动均展现色散波包行为。标量扰动也可能产生与有质量Klein-Gordon粒子相关的Yukawa解。我们认为矢量和标量场可能分别作为“暗能量”与“暗物质”的候选者。