多流体宇宙学：基本原理的阐释

我们目前对宇宙的理解取决于几种不同“物质”组分之间的相互作用，它们主要通过引力和电磁辐射发生作用。不同组分的性质及可能的相互作用往往基于耦合理想流体（或标量场）的概念。这种方法略显简单，特别是当人们希望考虑涉及热流、耗散机制或暗物质玻色-爱因斯坦凝聚等问题时。我们认为，一个更自然的出发点应是多用途的变分相对论多流体系统，该系统迄今主要应用于中子星天体物理学。作为所涉基本原理的阐释，我们发展了用于确定广义相对论双流体模型（针对物质（非零静止质量）与“辐射”（零静止质量）的耦合系统）Einstein 方程非线性宇宙学解的形式体系。两种流体允许相互渗透并表现出相对彼此的流动，这通常意味着一个各向异性的宇宙。我们采用的初始条件使得无质量流体通量在早期占主导，因此情况实际上是单流体，具有通常的 Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker (FLRW) 时空。我们发现存在一个 Bianchi I 过渡期，在此之后物质通量占主导。此时情况实际上又成为单流体，时空向 FLRW 形式演化。这种过渡开启了在对应于过渡时间的特定尺度上印刻可观测后果的可能性。