含修正 Chaplygin 气体与体积黏性的物质生成引起的宇宙动力学

本文对一种新型宇宙模型进行系统性考察，该模型将修正 Chaplygin 气体 (MCG) 状态方程与引力性物质生成及体积黏性耗散统一于一个具有均匀扁率 Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker 时空模型中。MCG 流体以独特状态方程 $p = A\rho - C/\rho^\alpha$ 描述，物质生成率取为 $\Gamma = 3\beta H$，体积黏性压力取为 $\pi = -3H\xi_0 \rho_m^{1/2}$。我们推导得到修正 Friedmann 方程，并获得 Hubble 参数 $H(z)$ 的解析表达式，进而重构关键宇宙参数的演化轨迹：减速参数 $q(z)$、惯性参数 $j(z)$ 与快照参数 $s(z)$。该模型参数采用两种观测数据集约束：DS1 (Pantheon+ + Cosmic Chronometers + DESI BAO + $\sigma_8$) 与 DS2 (DS1 + R22)，采用马尔可夫链蒙特拉洛 (MCMC) 分析。结果表明，所提出的混合模型成功实现从减速到加速膨胀的过渡，与当前观测结果一致。值得注意的是，纳入 R22 数据后，最佳拟合值 $H_0$ 提升，有助于缓解 $H_0$ 矛盾。此外，我们对模型进行严格的热力学分析，通过检验广义热力学第二定律 (GSL)。我们计算总熵率 $\dot{S}_{\text{total}} = \dot{S}_{\text{fluid}} + \dot{S}_{\text{horizon}}$，发现对于两种数据集，总熵率在整个宇宙历史中均为正值，确认了该模型的热力学可行性。总熵的二阶导数 $\ddot{S}_{\text{total}}$ 在 $z \sim 1$ 处呈现由正转负的明显过渡，表明熵产生从加速转为减速，标志着后期热力学稳定的特征。