宇宙学张力作为 f(Q) 引力的自洽性条件

宇宙学已进入一个精确时代，其中独立数据集之间的差异，最显著的是 $H_0$ 和 $S_8$ 张力，已变得稳健且具有统计显著性。这些张力不再是孤立的异常现象，而是日益表现为对基础宇宙学模型的全局自洽性约束，我们在此将其定义为一个由背景膨胀 ($H_0$)、结构增长幅度 ($S_8$) 以及增长的红移依赖性构成的“自洽性三角”，后者由增长指数 $\gamma$ 或等效地由 $f\sigma_8(z)$ 的形状来概括。第三个顶点并非平凡，因为在具有红移依赖的有效引力耦合的修正引力场景中，增长幅度和增长形状独立演化，打破了 $\Lambda$CDM 特有的刚性耦合。在这项工作中，我们使用 $f(Q)$ 引力作为这一新兴范式的测试案例。通过借鉴近期对三种研究最充分的函数族——幂律型、指数型和对数型——的贝叶斯分析和动力系统分析结果，我们表明，尽管 $f(Q)$ 模型可以缓解单个张力，但同时满足 $H_0$、$S_8$ 和增长指数自洽性的要求严重限制了可行的参数空间。随后，我们简要考察了一个体粘滞扩展模型，作为额外物质扇区自由度如何受到同样自洽性要求约束的代表性例证。我们对当前文献的解读支持这样一种观点，即宇宙学张力应被解释为全局自洽性条件，并且任何可行的 $\Lambda$CDM 扩展都必须满足这一多探针约束 \cite{CosmoVerse,DiValentino2025Corfu}。在此框架下，只有一小部分受限制的 $f(Q)$ 模型仍具竞争力。