膨胀宇宙中的真空量子涨落能与暗能量

本文基于普朗克子（Planckon）密堆积真空模型及宇宙学原理。以普朗克时期为初始条件并包含早期暴胀，我们求解了爱因斯坦 - 弗里德曼方程以描述宇宙演化。结果如下：1) 暗能量密度与真空量子涨落能量密度之比为 $\frac{{{\rho }_{de}}}{{{\rho }_{vac}}}\sim{{(\frac{{{t}_{P}}}{{{T}_{0}}})}^{2}}\sim{{10}^{-122}}$；2) 在暴胀时刻 ${{t}_{\inf }}={{10}^{-35}}s$，计算得出的宇宙辐射能量密度为 $\rho ({{t}_{\inf }})\sim{{10}^{-16}}{{\rho }_{vac}}$，相应温度为 ${{E}_{c}}\sim{{10}^{15}}GeV$，与大统一理论（GUT）相变温度一致；3) 以真空为环境的膨胀宇宙是一个不断与真空交换能量的非平衡开放系统；在其膨胀过程中，宇宙内的普朗克子失去量子涨落能量并产生宇宙膨胀量子——宇宙子（cosmons），宇宙子的能量即为失去的那部分真空量子涨落能量，并对宇宙能量做出贡献，计算值为 ${{E}_{\cos mos}}={{10}^{22}}{{M}_{\otimes }}{{c}^{2}}$（其中 ${{M}_{\otimes }}$ 为太阳质量）；4) 宇宙总能量，即负引力能加上正宇宙能，等于零；5) 推导了与宇宙子创生相关的负引力势和引力加速度，其具有向外排斥力的性质，表明宇宙子可能是暗能量量子的候选者；6) 爱因斯坦 - 弗里德曼方程的初始普朗克时期解和无限渐近解均不稳定：前者倾向于膨胀，后者倾向于收缩，因此爱因斯坦 - 弗里德曼宇宙将经历连续的膨胀与收缩循环演化。