Lagrangian description of the fluid flow with vorticity in the relativistic cosmology
我们发展了广义相对论宇宙学中的拉格朗日微扰理论，使我们能够考虑尘埃物质的涡旋效应。在流体流动的拉格朗日表示下，精确求解了涡量和密度的传播方程。在此基础上，以非微扰的方式阐明了密度和涡度之间的耦合。本文还强调了相对论与牛顿宇宙学中拉格朗日微扰论的对应关系。
1999-04-01 astro-ph
Non-chaotic dynamics in general-relativistic and scalar-tensor cosmology
在暗能量和暴胀的标量-张量模型的背景下，在不指定耦合函数或标量场势的情况下，分析了真空标量-张量宇宙学的动力学。利用爱因斯坦坐标系的保角变换，导出了一般势下具有最小耦合标量场的广义相对论动力学。结果表明，动力学是非混沌的，从而解决了现有的争论。
2006-05-09 astro-ph gr-qc hep-th
Backreaction Issues in Relativistic Cosmology and the Dark Energy Debate
爱因斯坦引力理论中的非均匀宇宙模型的有效演化可以用空间平均标量变量来描述。这种演变可以模拟一组弗里德曼方程的有效比例因子的解决方案，与物质和反反应源项，后者可以表示为一个最小的耦合标量场（“morphon场”）。我们回顾了在相对论宇宙学中描述反反应效应的基本步骤，这些步骤导致重新装修标准宇宙学方程，但也提出了一些未解决的问题，这些问题与观测宇宙学中的解释有关。
2007-01-08 astro-ph gr-qc hep-th
Lagrangian description of fluid flow with pressure in relativistic cosmology
将相对论宇宙学中流体流动的拉格朗日描述推广到压力加速流动的情形。在描述中，熵和涡度是准确地得到的正压状态方程。为了确定度规，爱因斯坦方程是微扰求解，当度规波动很小，但熵不均匀性很大。因此，本文的形式主义适用于大尺度上不均匀性较小但局部非线性的情况。
2000-10-18 astro-ph
Newtonian versus relativistic nonlinear cosmology
对于背景世界模型及其线性扰动，牛顿宇宙学与相对论宇宙学的零压力极限相吻合。然而，牛顿宇宙学的这些成功并不是纯粹基于牛顿的引力，而是由爱因斯坦理论中先前已知的结果指导的。牛顿引力的远距离作用性质需要爱因斯坦理论的进一步验证，以便在大尺度非线性区域中使用。我们研究牛顿宇宙学的有效性域，通过研究弱非线性制度，在相对论宇宙学假设零压力和无旋流体。我们证明，首先，如果我们忽略与引力波的耦合，牛顿宇宙学甚至在二阶微扰下也是完全有效的。第二，纯相对论修正项从三阶开始出现。第三，修正项与视界尺度无关，在视界附近的大尺度上很小。这些结论是基于我们对变量和规范条件的特殊（和适当）选择。在互补的情况下，系统是弱相对论性的，但完全非线性（因此，在视界内），我们可以使用后牛顿近似。我们还表明，在大尺度结构的后牛顿效应是相当小的。因此，现在我们可以依靠牛顿引力来分析甚至在视界体积附近的非线性大尺度结构的演化。
2005-12-29 astro-ph
Relativistic Cosmology: from super--horizon to small scales
本文在同步坐标系和共动坐标系（即{ \em Lagrangian}坐标系）中研究了涡量为零的自引力无碰撞流体的广义相对论非线性动力学。用与流体流动正交的空间截面的度量张量来写方程，可以明确地扩展光速的倒数幂。本文导出了拉格朗日形式的牛顿和后牛顿近似，并简要讨论了系统在超视界尺度上的非线性演化，从而导致所谓的“沉默宇宙”。本文给出了宇宙学扰动非线性演化产生引力波的一般公式：非线性宇宙结构产生随机引力波背景，现今闭合密度$Ω_{gw} \sim 10^{-5}$ -- $10^{-6}$在1 - 10 Mpc尺度上。
1996-01-30 astro-ph gr-qc
On Modelling a Relativistic Hierarchical (Fractal) Cosmology by Tolman's Spacetime. I. Theory
本文研究了观测到的大尺度结构的不均匀性的相对论模型，提出了这种结构可以被描述为自相似分形系统的假设。层次聚类的概念是确定与分形分布和使用分形思想在相对论模型中提出的问题进行了讨论，以及它们的关系，哥白尼和宇宙学原理。空洞，星系团和超星系团被假定为一个平滑的分形结构的一部分，描述了一个勒梅特-托尔曼解决方案。对Pietronero（1987）提出的牛顿模型的基本概念进行了重新解释，并将其应用于这种非均匀弯曲时空。这个分形系统也被假定有一个交叉的同质性，导致一个“瑞士奶酪”型模型，由内部勒梅特-托尔曼度量和外部灰尘弗里德曼解决方案。计算了两个时空之间的Darmois连接条件，并获得了内部区域的观测关系，以便将模型与观测进行比较。建立了内部时空的微分方程，并设计了一种数值策略来寻找代表过去光锥分形行为的特定托尔曼解。
2008-07-07 astro-ph gr-qc
A Possible Late Time $Λ$CDM-like Background Cosmology in Relativistic MOND Theory
在相对论MOND理论（TeVeS）的框架下，我们证明了通过选择一个特定的$F(μ)$，同时满足牛顿极限和MOND极限的存在，可以得到一个晚时间背景的$Λ$ CDM宇宙学.我们研究了标量场$ϕ$在我们选择的$F(μ)$下的动力学，并表明$ϕ$的“慢滚”机制对应于一个动力学吸引子，整个系统简化为$Λ$ CDM宇宙学。
2009-03-28 astro-ph hep-ph hep-th
General relativistic cosmology with no beginning of time
我们发现，广义相对论可以自然地摆脱宇宙学奇点。目前有几个非奇异模型，它们要么假设特定的物质内容，要么只在零测度的解空间的一个扇区上是非奇异的，要么在高能时与广义相对论大不相同。在宇宙学暴胀是否有助于解决初始奇点问题的诸多不确定性之后，今天流行的观点是，无论有没有暴胀，广义相对论宇宙学都是特有奇点。最近的奇点定理特别考虑了暴胀，从而加强了这种信念。在这里，一个可行的暴胀宇宙学是制定出来的，自然是免费的奇点，尽管事实上，1）它只使用经典的广义相对论，2）它只假设最一般的暴胀物质的内容，3）这是一个理论的混沌暴胀型。这种类型的暴胀是今天最广泛接受的，因为它需要对初始条件进行最少的微调。它还表明，如何通过放弃通常的简化最小的物质和几何之间的耦合，零能量条件可以违反和规避相关的奇异性定理。
1998-10-17 astro-ph gr-qc hep-ph
Relativistic Aberration Effect in Astrophysics and Cosmology
相对论像差影响以相对论速度运动的物体的视光度。从活动星系核喷射出来的进入或退出的喷流的超光度或变暗被认为是这种效应的表现。红移的宇宙学天体，如高z星系和高z星系中的超新星，也会由于相对论性像差而受到光度变暗的影响，尽管包含光谱红移和时间膨胀的校正项被用来在restframe模板中缩放观测到的幅度。宇宙的膨胀导致从发射时刻到现在的z = 0局域空间的物体的距离延长;这种延长等于由于相对论光行差的影响，从表观尺寸到狭义相对论中的重构框架距离的明显增加。与标准的静止空间大爆炸模型相反，相对论性像差的影响在膨胀空间模型中为零;如果局部空间和局部物体与宇宙一起膨胀，那么到高红移物体的光度距离似乎比大爆炸模型中更小。
2005-05-10 astro-ph
On Modelling a Relativistic Hierarchical (Fractal) Cosmology by Tolman's Spacetime. III. Numerical Results
本文提出了数值解的特殊Lemaitre-Tolman模型近似的分形行为沿过去的光锥，如本系列的论文I（0807.0866）中讨论的。讨论了数值问题的初始条件，给出了进行数值积分的算法。结果发现，数值解是刚性跨越平曲界面所需的初始条件的问题。空间均匀的弗里德曼模型被视为特殊情况下的Lemaitre-Tolman解决方案和数值求解。将论文II（0807.0869）关于爱因斯坦-德西特模型的结果推广到$K = \pm 1$模型，发现开和闭弗里德曼模型沿着后向零锥也不保持均匀，随着接近大爆炸奇点超曲面，体积（平均）密度消失。分形解，即代表平均和平滑的单一分形的解，在所有三类勒梅特-托尔曼度规中都得到了，但只有双曲的解与观测结果一致，这意味着可能的弗里德曼背景宇宙必须是开放的。通过数值模拟得到的最佳分形度量的演化，位似自相似性，比较各自的空间均匀的情况下，在宇宙学中的拟合问题进行了分析。最后，对一些学者提出的反对分形宇宙学的意见进行了讨论。
2008-07-07 astro-ph gr-qc
MOND and Cosmology
我回顾了各种想法MOND宇宙学和结构的形成开始与牛顿宇宙学类比的非相对论模型。我讨论相对论MOND宇宙学的背景下，贝肯斯坦的理论，并提出了另一种双标量有效理论的MOND，其中的加速参数是确定与宇宙时间导数的物质耦合标量场。在这个理论中，宇宙CDM表现为辅助“耦合强度”场的标量场振荡。
2005-09-19 astro-ph
Causal propagation of geometrical fields in relativistic cosmology
我们采用扩展的1+3标准正交框架形式的流体时空几何$({\cal M}, {\bf g}, {\bf u})$，其中包含的Bianchi场方程的Weyl曲率，导出一个44-D的一阶对称双曲型的演化系统的一组几何定义的动力学场变量。用正压理想流体唯象地描述物质源场，得到了扰动在物质中的传播速度$v$（相对于费米传播其空间参考系的物质同动观测者）和引力场，用系统的特征3-曲面表示为波前。特别是，外尔曲率被发现占两个（非洛伦兹不变）库仑类特征本征场传播的$v = 0$和四个横向特征本征场传播的$|v| = 1$，这是众所周知的，和四个（非洛伦兹不变）纵向特征本征场传播的$|v| = \sfrac{1}{2}$。这一结果的影响进行了详细讨论，并绘制了平行的传播不规则的物质分布。在一个工作的例子中，我们专门的宇宙模型方程在局部旋转对称类II，并包括到因果关系传播的动力学变量集的约束。
1998-10-18 astro-ph gr-qc
Regional averaging and scaling in relativistic cosmology
平均非均匀宇宙学是最受关注的，因为宇宙学参数，如膨胀率或质量密度，被认为是体积平均量，只有这些可以与观测进行比较。由于这个原因，相关的参数本质上是尺度依赖的，人们希望控制这种依赖性，而不受非物理假设的限制。在后一方面，我们对比我们的方式来接近平均问题的平均牛顿模型的缺点相对论宇宙学。在此基础上，我们研究了黎曼三流形上标量函数的欧拉体积平均的尺度依赖性。我们提出了一个互补的观点拉格朗日平滑（张量）变量，而不是他们的欧拉平均空间域。这个程序是实现与帮助下的全球里奇变形流的度量。我们严格解释的起源的里奇流，启发式的理由，已经被建议作为一个可能的候选人平滑的宇宙时空的初始数据集。几何的平滑意味着平均空间变量的重正化。我们讨论的结果，有效的宇宙学参数，将被分配到平滑的宇宙时空。
2002-11-29 astro-ph gr-qc hep-ph
General Relativistic Self-Similar Solutions in Cosmology
本文给出了冷无压气体膨胀宇宙学背景中自相似球微扰的广义相对论解。我们专注于解决方案，在周围的冷气体中传播的激波不连续性。在激波加热的物质中，压力$p$和能量密度$μ$被假定服从$p=wμ$，其中$w$是一个正的常数。一致的解决方案被发现的冲击传播的对称中心的区域的正密度过剩的背景。在这些解中，激波存在于标记黑洞事件视界的半径之外，这将出现在无激波坍缩中。对于激波处能量密度的大跳跃，完全避免了黑洞，并且在中心处解是正则的。激波加热的气体不包含任何音速点，前提是激波前面的冷气体的运动明显偏离哈勃流。对于在均匀背景中传播的激波，能量密度的小跳跃总是会出现声波点。我们还讨论了自相似的解决方案，没有冲击的流体与$w<-1/3$。
2006-08-21 astro-ph
Superluminal Particles, Cosmology and Cosmic-Ray Physics
物质的非速子超光速部分（超慢子），在真空中的临界速度远大于光速，可以很自然地存在，并在宇宙射线物理学（异常高能事件）和宇宙学（大爆炸物理学，暴胀的替代品，暗物质..）中发挥重要作用。它们甚至可能是真正的“基本”粒子。最新的讨论的主题，与最近的理论和实验结果。未来搜索的前景也被重新审视。洛伦兹对称破坏（LSV）模型的基础上混合与超缓子进行比较LDRK（线性变形相对论运动学）和QDRK（二次变形相对论运动学），如我们以前的论文物理/0003080中定义的。
2004-07-29 astro-ph
Causal Thermodynamics in Relativity
我回顾了以色列和斯图尔特发展的因果相对论热力学，并讨论了在宇宙学和天体物理学中的一些应用。讲座开始时概述了相对论流体动力学（在协变形式主义）和平衡热力学。详细讨论了宇宙学中的因果体粘滞系数，包括一些新的结果。
1996-09-18 astro-ph
Beyond linearized cosmology
我们评论的必要性，一个统一的近似计划内的相对论宇宙学，这将使我们能够分类不同的宇宙模型在一个系统的方式。我们还报告了最近的进展，制定宇宙学后牛顿近似和相关的问题，这样一个计划。
2005-09-14 astro-ph
Lorentz invariance, vacuum energy, and cosmology
这篇文章回顾了最近的工作，一个新的方法来解决宇宙学常数的问题，它从宏观行为的保守相对论微观变量q。首先讨论真空能量密度的静力学，然后讨论宇宙学背景下的动力学。
2008-11-11 astro-ph gr-qc hep-ph
Horava-Witten Cosmology
我们考虑了具有体积模量的约化5D Horava-Witten M理论（HW）的宇宙学，并将轨道平面上的物质处理为一阶。可以看出，人们可以恢复FRW宇宙学在哈勃膨胀时代与相对论性物质，但如果一个解决方案存在与非相对论性（大质量）的物质，它必须是非静态的哈勃常数，取决于第五维。(The当存在5-膜时，同样的结果成立。）这个困难可以追溯到这样一个事实，即在HW中，体积模量耦合到体和膜宇宙学常数（因此净四维常数自然消失）。这种情况与兰德尔-桑德拉姆1模型（在这里没有进行刚性势近似）形成对比，在该模型中，放射子场不与宇宙学常数耦合（因此必须将净常数微调为零）。人们发现，通过改变端膜之间的距离，非相对论性物质被容纳在那里。
2003-09-30 astro-ph hep-ph hep-th
TeVeS Cosmology : Covariant formalism for the background evolution and linear perturbation theory
贝肯斯坦最近提出了相对论引力理论，其中引力由张量、矢量和标量场介导，因此称为TeVeS。该理论的目的是修改引力，以便在弱场、非相对论极限下重现米尔格罗姆的修改后的牛顿动力学（MOND），这提供了一个框架来解决星系中缺少质量的问题，而无需调用暗物质。在本文中，我应用协变的方法来制定这个理论的宇宙学方程，为背景和线性扰动。我推导出必要的扰动方程的标量，矢量和张量模式，而不坚持一个特定的规范。附录中考虑了特殊量规。
2005-11-19 astro-ph
Inhomogeneous Big Bang Cosmology
在这封信中，我们概述了大爆炸宇宙学的非均匀模型。对于这里使用的非均匀时空，宇宙起源于无限的过去，作为一个由真空能量主导的宇宙，结束于无限的未来，作为一个由“热的和相对论性的”物质组成的宇宙。在所考虑的非均匀时空中物质的空间分布是{ \em arbitrary}。因此，在这种宇宙学中，观测到的结构可以从合适的“初始”密度对比中产生。大爆炸宇宙学标准模型的不同问题也在非均匀模型中得到了解决。这个大爆炸宇宙学的非均匀模型预言了宇宙的“热死”。
2002-11-03 astro-ph
Superadiabatic-type magnetic amplification in conventional cosmology
我们考虑宇宙磁场在FRW模型中的演化，并概述了它们在大尺度上超绝热放大的几何机制。该机制在标准电磁理论中运行，并适用于具有开放空间部分的FRW宇宙。我们讨论了广义相对论性质的影响，并显示它如何修改绝热磁演化。假设一个宇宙，今天只是稍微开放，我们估计的主要特点supercriticalically放大剩余字段。
2005-06-13 astro-ph gr-qc hep-ph
f(R) Cosmology from q-Theory
从量子真空的宏观理论出发，用守恒相对论性电荷（一般用带标号a的q^{（a）}表示），我们在低能极限下得到了一种与宇宙学有关的特殊类型的f（R）模型。宏观量子真空理论允许我们在物理基础上区分不同的唯象f（R）模型。
2009-02-08 astro-ph cond-mat.other gr-qc
The picture of our universe: A view from modern cosmology
本文对最近在宇宙学中关于Ia型超新星和宇宙微波背景各向异性的观测结果作了一个教学性的评述。通过对宇宙学参数提供一致的约束，这些结果描绘了我们当今宇宙的具体图景。我们提出了这一新的图像，并展示了它如何被用来回答宇宙学家几十年来一直在问的一些基本问题。这篇论文最适合广义相对论和/或相对论宇宙学的学生。
2002-10-29 astro-ph gr-qc physics.ed-ph
Cosmology, Thermodynamics and Matter Creation
综述了宇宙学模型中物质产生问题的几种研究方法。给出了广义相对论不完美简单流体的一个协变公式，该流体具有一个物质产生过程。通过考虑标准大爆炸模型，说明了如何恢复Prigogine等\cite{1}的最新结果，同时指出了它们的有效性限度。
2007-08-24 astro-ph
Five Dimensional Cosmology in Horava-Witten M-Theory
本文研究了在卡-丘三重空间上紧化的Horava-Witten M-理论的哈勃膨胀时代的宇宙学，将其降维到五维，其中卡-丘流形的影响用体积模来概括，并包括所有的微扰势。膜上的物质被视为静态真空解的一阶扰动，所有的方程和两端膜上的边界条件都被施加。研究发现，对于静态体积模和静态第五维y，对于膜上的相对论性物质，可以恢复四维Robertson Friedmann Walker宇宙学，但对于非相对论性物质则不能.在这种情况下，哈勃参数H在物质密度的一阶上变得与y无关。这个结果也适用于任意数量的5-膜包含在块体中。将五维Horava-Witten模型与Randall Sundrum唯象进行了比较，其中在体中引入了标量场，并使用了体势和膜势，从而严格地得到了真空解. (In在附录中，讨论了获得其他势的近似真空解的困难。）在这种情况下，非相对论性物质通过允许膜之间的距离变化而被容纳。我们建议，Horava-Witten理论的真空解需要非微扰势来消除非相对论性物质产生的不一致性。
2004-12-02 astro-ph hep-ph hep-th
Adventures in Friedmann Cosmology: An Educationally Detailed Expansion of the Cosmological Friedmann Equations
描述宇宙尺度因子如何演化的广义相对论宇宙学弗里德曼方程被明确地扩展到包括通常看不到的能量形式。本文讨论了在不同的引力压密度比$w$值下，弗里德曼方程所预言的宇宙在单一的、各向同性的、稳定的、静态的、理想流体的能量形式支配下的演化。这些能量形式包括幻象能量（$w<-1$）、宇宙学常数（$w=-1$）、畴壁（$w = -2/3$）、宇宙弦（$w = -1/3$）、正常物质（$w = 0$）、辐射和相对论物质（$w = 1/3$），以及以前很少讨论的称为“超轻”（$w>1/3$）的能量形式。一个简短的历史和可能的未来弗里德曼宇宙主导的单一能源形式进行了讨论。
2007-12-14 astro-ph
Geometry and Topology in Relativistic Cosmology
广义相对论不允许人们指定空间的拓扑结构，留下了空间是多重的而不是单连通的可能性。我们回顾了多连通空间的主要数学性质，以及对它们进行分类和分析其性质的不同工具。根据它们的数学分类，我们描述了可能用于构建Friedmann-Lemaitre宇宙模型的不同可能的多连通空间。观测测试关注离散宇宙物体的图像分布或更多的全球效应，主要是那些关于宇宙微波背景的。根据2003-2006年WMAP的数据，与平坦无限宇宙模型预测的各种偏差暗示了空间形状的可能非平凡拓扑。特别是，一个具有庞加莱十二面体球面空间拓扑的有限宇宙非常适合这些数据，并且是解释空间局部曲率和温度功率谱中大角度异常的良好候选者。这样一个小宇宙的模型，其体积仅占可观测宇宙体积的80%左右，一方面以可预测的拓扑透镜效应的形式提供了观测特征，另一方面也提出了早期宇宙物理学的新问题。
2007-04-25 astro-ph
Problems of the matter increase in our observed expansive and isotropic relativistic Universe
在目前的相对论宇宙学中，我们所观测到的膨胀的、各向同性的相对论宇宙的质量增加，可以用物质物体出现在视界（最遥远的可见度）上的广泛假设来解释。然而，物理分析明确地表明，这一假设与相对论、量子力学、经典力学和观测相矛盾。
2000-10-01 astro-ph
On the Newtonian Cosmology Equations with Pressure
本文重新考察了描述均匀压力下牛顿宇宙的基本方程。我们认为，在文献中采用的半经典配方的连续性方程有一个误导的压力梯度项。当这一项被删除时，得到的方程给出了相同的均匀背景的压力和相同的演化方程的密度对比度的解决方案，使用完全相对论的方法。
1996-12-17 astro-ph
Cosmology under Milne's shadow
根据Perlmutter等人（1999）分析的Ia超新星样本的星等-红移图，Davis和Lineweaver在23 sigma的置信水平上排除了宇宙学红移的狭义相对论解释。在这里，我们批判性地重新评估这一结果。众所周知，狭义相对论通过米尔恩运动学模型来描述空宇宙的动力学。仅应用特殊相对论概念，我们导出了Milne模型中的角直径距离和光度距离。特别是，在这个模型中，我们没有使用罗伯逊-沃克形式的基本度规，所以我们的阐述对于没有任何广义相对论知识的读者是有用的。然而，我们明确地使用特殊相对论多普勒公式来计算红移。我们将导出的光度距离应用于Perlmutter等人（1999）的Ia型超新星的星等-红移图，并表明狭义相对论比Davis & Lineweaver的结果更符合数据。具体来说，仅使用这些数据，米尔恩模型仅在2西格玛水平上被排除。虽然它不是一个可行的宇宙学模型，但在当前Ia超新星研究的背景下，它仍然是比较各种宇宙学模型预测时有用的参考模型。
2005-09-13 astro-ph
Cosmology Rounding the Cape
综述了微波背景各向异性宇宙学参数的观测现状。然后，我转移到一些非标准的参数提取方面，如精华，相对论粒子的额外背景和基本常数的变化。
2002-04-16 astro-ph hep-ph
Is Cosmology Solved?
我们有来自热背景辐射的化石证据，表明我们的宇宙是从一个相当热的密度状态膨胀出来的。我们有一个很好的定义和可测试的描述的膨胀，相对论弗里德曼-勒梅特模型。它的观测成功令人印象深刻，但我认为还不足以成为一个令人信服的科学案例。模型中的观测约束和自由假设列表具有相似的长度。寻找质量密度参数和宇宙学常数的一致性度量的记分卡表明，高密度爱因斯坦-德西特模型受到了挑战，但我们不能在有或没有宇宙学常数的低密度模型之间做出选择。也就是说，相对论模型并没有强烈的过度约束，这是成熟理论的通常测试。正在进行的工作将大大改善这种情况，并可能最终产生一个令人信服的测试。如果是这样的话，相对论模型将继续存在，它将关闭宇宙学的一条研究路线：我们将知道宇宙从高密度膨胀和冷却时发生的事情的轮廓。它不会结束研究：我们中的一些人会专注于星系和其他大尺度结构是如何形成的细节，另一些人则会关注我们的宇宙在膨胀之前的情况。前者是由快速的观测进展驱动的。后者主要是由理论驱动的，但也有一些观察指导的暗示。
1998-10-30 astro-ph
