几何完美流体与宇宙的暗面

我们最近表明，在 FLRW 宇宙学中，任何一般度规引力理论中高曲率项对能量 - 动量张量的贡献均呈完美流体形式。这种几何完美流体可被解释为一种源自宇宙开端的流体，彼时弦理论被认为有效。众所周知，在宇宙开端后不久，Einstein-Hilbert 作用量需通过添加所有可能的曲率不变量进行修正。我们提出，观测到的宇宙晚期加速膨胀可完全由这种几何流体驱动。为支持这一主张，我们具体研究了 $D$ 维空间中的二次引力场方程。我们表明，该理论针对 FLRW 度规的场方程拥有一个包含两个临界参数 $\sigma_1$ 和 $\sigma_2$ 的几何完美流体源。为了分析该理论在其参数空间 $(\sigma_1, \sigma_2)$ 下的性质，我们导出了控制减速参数 $q$ 晚期动力学的一般二阶非线性微分方程。因此，利用当前的宇宙学数据作为初始条件，我们针对 $\sigma_2=0$ 情形的发现如下：$(i)$ 为了使几何流体的能量密度 $\rho_g$ 为正，对于所有高达 $D = 11$ 的维度，参数 $\sigma_1$ 必须为负；$(ii)$ 对于 $\sigma_1$ 的适当选择，减速参数在过去和未来经历符号改变，同时其值处于负范围内，这意味着当前观测到的宇宙加速膨胀阶段可完全由时空曲率驱动；$(iii)$ $q$ 经历符号改变，且随着时空维度 $D$ 的增加，这种符号改变分别在过去和未来发生得更早和更晚。