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宇宙的历史是一条椭圆曲线

广义相对论与量子宇宙学 2018-09-12 v1 宇宙学与河外天体物理

摘要

当用共形时间 uu 而非宇宙时间 tt 表示时,包含物质、曲率、宇宙常数和辐射贡献的 Friedmann-Lemaitre 方程可以用标准的 Weierstrass 椭圆函数显式求解。空间尺度因子、温度、密度、Hubble 函数以及几乎所有宇宙学感兴趣的量(tt 本身除外)都是 uu 的椭圆函数;特别是当取 uu 为复数时,它们关于复平面上的格点是双周期的。在回顾了该理论的基础知识后,我们利用这些显式表达式以及关于当前密度参数值的实验约束(我们选择一个符合实验界限的小曲率密度值),展示了主要宇宙学量在一个实周期 2ωr2 \omega_r 的共形时间内的演化(宇宙时间 tt 永不结束,但在 uu 的有限值 uf<2ωru_f < 2 \omega_r 处趋于无穷大)。由当前密度的测量值指定的给定宇宙历史,与复平面上的一个格点或一条椭圆曲线相关联,因此也与两个 Weierstrass 不变量 g2,g3g_2, g_3 相关联。利用相同的实验数据,我们计算了这些不变量的值,以及相关的模参数和相应的 Klein jj-不变量。如果取平坦情况 k=0k=0,则格点仅在同构意义下定义;此外,如果忽略辐射贡献,jj-不变量为零,相应的模参数 τ\tau 可以选择在模群标准基本域的一个角上(等调和情况:τ=exp(2iπ/3)\tau = \exp(2 i \pi/3))。在这种情况下获得了一些具有独立意义的精确(即非数值)结果。

关键词

引用

@article{arxiv.1411.2192,
  title  = {The history of the universe is an elliptic curve},
  author = {Robert Coquereaux},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1411.2192},
  year   = {2018}
}

备注

30 pages, 16 figures