非均匀与各向异性宇宙学中的光传播

宇宙学标准模型基于宇宙空间均匀且各向同性的假设。在解释大多数观测时，这一宇宙学原理被严格应用：假定遥远源发出的光在Friedmann-Lemaître时空中的传播。本论文的主要目标是评估这一假设的可靠性，尤其是在涉及小尺度时。在回顾弯曲时空中的几何光学定律以及宇宙学观测量的标准解释之后，该论文报道了在瑞士奶酪模型（旨在捕捉宇宙的团块特征）中光传播的综合分析。由此对哈勃图解释所产生的影响被量化，并由于宇宙学常数而显示为相对较小。当应用于当前超新星数据时，相关修正倾向于改善从哈勃图和从宇宙微波背景推断的宇宙学参数之间的一致性。这暗示在精确宇宙学时代，小尺度结构对光传播的影响可能变得不可忽略。这促使开发一个基于随机过程的新理论框架，旨在以更高精度描述小尺度引力透镜效应。关于宇宙学原理的各向同性方面，本论文一方面通过在Bianchi I时空中求解几何光学的所有方程，探讨了大尺度各向异性对光传播的潜在影响。另一方面，分析了此类各向异性的可能来源，即用于暴胀或暗能量的标量-矢量模型。其中大多数被证明作为物理上可行的理论而被排除。