闭合宇宙中 Starobinsky 暴胀的量子引力起源

最近的宇宙微波背景观测倾向于闭合宇宙中的低能标暴胀模型。然而，已知此类模型中闭合宇宙的暴胀起始存在严重问题。特别是，当在普朗克 regime 中给定初始条件时，这样的宇宙会在几个普朗克秒内重新坍缩并遭遇大挤压奇点。我们表明，在低能标暴胀模型中暴胀起始的这一问题，可以在量子引力框架中成功克服，其中大爆炸/大挤压奇点被消解，并且在暴胀之前存在非奇异的循环演化。作为一个例子，我们考虑了圈量子宇宙学中的一个模型，并证明对于 Starobinsky 暴胀模型，从多种初始条件出发，在闭合宇宙中实现低能标暴胀的成功起始是可能的，而在经典理论中这是不可能的。为了比较，我们还研究了在类似不利条件下 $\phi^2$ 暴胀模型的暴胀起始。具有量子引力效应的暴胀前阶段被证明由不相同的反弹与重新坍缩循环组成，导致一种类滞后现象，这在经过若干非奇异循环后为暴胀的发生创造合适条件方面起着重要作用。我们的分析表明，经典理论中关于闭合 FLRW 宇宙不利于低能标暴胀起始的张力，可以在圈量子宇宙学中被成功解决。