Cosmology with Modified Newtonian Dynamics (MOND)
众所周知，将牛顿动力学应用于膨胀的球形区域，可以得到正确的宇宙尺度因子演化的相对论表达式（弗里德曼方程）。在这里，Milgrom的修改牛顿动力学（MOND）的宇宙学意义被认为是通过一个类似的程序。Felten的早期工作表明，在一个由修正动力学主导的区域中，膨胀不可能是均匀的（分离不能用比例因子表示），并且任何这样的区域最终都会重新坍缩，而不管初始膨胀速度和平均密度如何。在这里，我表明，由于MOND现象的加速度阈值，MOND占主导地位的区域将有一个有限的大小，在早期宇宙（$z > 3$），小于视界尺度。因此，视界尺度上的均匀膨胀和均匀性与MOND主导的非均匀膨胀和较小尺度上不均匀性的发展是一致的。在辐射主导的时代，MOND引起的不均匀性的幅度比宇宙背景辐射的观测所暗示的要小得多，宇宙的热力学和动力学历史与标准大爆炸相同。当物质第一次主导宇宙的能量密度时，宇宙学就偏离了标准模型。星系质量的物体是第一个形成的维里化物体（z=10），更大的结构迅速发展。在目前的时代，宇宙在哈勃半径的很大一部分范围内都是不均匀的。
1997-10-29 astro-ph
Evolution of spiral galaxies in modified gravity: II- Gas dynamics
比较了修正牛顿动力学（MOND）和含暗物质的牛顿动力学（DM）中旋涡星系的稳定性。我们扩展了我们以前的模拟，涉及纯恒星盘没有气体，处理气体耗散和恒星形成的影响。我们还改变了MOND和牛顿政权之间的插值函数。酒吧的形成进行了比较，在这两个动力学，从初始条件相同的可见组件。第一个结果是，MOND星系的演化不受μ函数的影响，它发展出具有相同频率和强度的条。μ函数的选择显著地改变了等效的DM模型，改变了暗物质与可见物质的质量比，因此改变了稳定性。气体的引入缩短了DM模型中棒形成的时间尺度，但在MOND模型中没有显著缩短。因此，有气体时，MOND和DM条频率直方图现在比没有气体时更相似。平面的增厚是通过与沙洲和花生状地层的垂直共振而发生的，与气体的共振甚至更快。由于质量随着气体变得更加集中，花生的半径更小，并且伪凸起的外观更四四方方。杆的强度差异由饱和度和反馈效应缓和，如由于重力扭矩引起的气体流入导致的杆弱化或破坏。对一系列代表哈勃序列的模型进行平均，MOND模型比等效的DM模型有更多的条，更强的条，更好地拟合观测结果。由棒驱动的气体流入在Lindblad共振处产生积累，并且MOND模型可以很好地再现观察到的形态，正如之前在牛顿动力学中发现的那样。
2008-03-18 astro-ph
A stratified framework for scalar-tensor theories of Modified Dynamics
虽然米尔格罗姆提出的修正动力学（MOND）成功地解释了星系旋转曲线和星系团动力学的系统学，而没有引用暗物质，但这个想法仍然是牛顿动力学的一个很大程度上的临时修改，没有更深层次的理论基础。非标准标量张量理论被认为是MOND的理论基础;然而，任何这样的理论与爱因斯坦和物理度量之间的通常共形关系都无法预测在遥远星系团中观察到的光偏转程度。在本文中，我证明，人们可以写下一个框架的标量张量理论预测的MOND现象的低速（v<<c）的星系和星系团的动力学，这是一致的河外引力透镜的观测，只要一个下降的要求，洛伦兹不变性的引力动力学。这导致了“优选框架”理论，其特征在于两个度量之间的非共形关系。我描述了一个玩具理论，其中当地的环境（太阳系，二进制的行星）是保护从检测到的首选帧的影响非常相同的非标准（二次）标量拉格朗日引起的MOND现象。虽然这个特殊的理论也是人为的，但它代表了MOND的双场论的极限情况，并且与广泛的引力现象相一致。
1996-12-10 astro-ph
The Redshift Evolution of the Tully-Fisher Relation as a Test of Modified Gravity
塔利-费雪关系的红移演化探测了引力动力学，它必须与任何修正的引力理论相一致，这些理论试图在不需要暗物质的情况下解释银河系的旋转曲线。在非相对论修正牛顿动力学（MOND）的背景下，该理论的特征加速度尺度似乎与哈勃常数的当前值有关，即，α ~ cH_0，或暗能量密度，即，alpha（8 pi G rho_lambda/3）^{1/2}.如果这些关系是a_0与两个宇宙学参数之一的基本耦合的表现，那么宇宙学演化将决定MOND加速度标度与红移的特定依赖关系，可以用高红移星系的Tully-Fisher关系进行检验。我们将此预测与两组Tully-Fisher数据进行比较，红移高达z=1.2。我们发现，这两个耦合被排除在正式的不确定性。然而，当我们考虑到数据中潜在的系统不确定性时，我们发现它们略微有利于MOND加速度标度与暗能量密度的耦合。
2008-09-17 astro-ph
Dark energy, MOND and sub-millimeter tests of gravity
我们考虑修改的广义相对论通过增加一些曲率不变量的对数的爱因斯坦-希尔伯特作用。这些非线性作用可以解释宇宙的晚期加速，给出一个不同于纯宇宙学常数的膨胀历史。我们表明，他们也修改牛顿势低于一个固定的加速度标度由后期的哈勃常数倍光速。这正是MOND所需要的，MOND是对牛顿势的唯象修正，能够解释星系自转曲线，而不需要引入暗物质。我们表明，这种修改还预测短距离偏差的牛顿定律在亚毫米尺度和异常的转变，在月球的轨道绕地球的进动，这两个影响的大小是小于一个数量级低于当前的界限。
2006-05-12 astro-ph gr-qc hep-ph
Causal Field Equations and Real Eigenvalues from a Non-Local Lagrangian
最近，我们提出了一种非定域相对论MOND（修正牛顿动力学）公式。运动方程并没有推导出来，而是从使用施温格-凯尔迪什形式主义得到的结果中推导出来的。该形式同时保证了场方程的因果关系和输入输出算子振幅的真实性。这一点在我们以前的论文中被回避了，因为它的讨论太离题了。在这里，我们首先展示的功能非本地行动一般拥有：即因果方程的运动和非真实的输入输出算子振幅;其次，如何Schwinger-Keldysh形式主义的作品，以提供我们通常希望从有效的理论的特点。
2003-09-16 astro-ph hep-th
Modified gravity, Dark Energy and MOND
我们提出了一类行动的时空度量，介绍了纠正爱因斯坦-希尔伯特拉格朗日依赖于一些曲率标量的对数。我们证明了对于这些不变量的某些选择，模型是无鬼的，并且在a_0 = cμ给出的特征加速度标度以下修改牛顿引力，其中c是光速，μ是模型的一个参数，它也决定了后期的哈勃常数：H_0 \sim μ。在这些模型中，除了自旋为2的无质量引力子外，还存在时空度规的标量激发，其质量依赖于背景曲率。这种依赖性是这样的标量，虽然在真空中几乎没有质量，但当接近任何源时，它会变得有质量并有效地收缩，我们在短距离内恢复了一个可接受的弱场极限。还有一个（经典的）“运行”的牛顿常数与距离的来源和重力很容易增强在大的距离由一个大的比例。我们评论建立一个模型的可能性MOND类牛顿极限，可以解释星系的旋转曲线，而不引入暗物质使用这种行动。我们还简要地探讨了这些模型所暗示的特征引力现象：除了长距离的引力修正外，它们还预测了短距离下牛顿定律的偏离。这个短距离尺度取决于时空的局部背景曲率，我们发现在地球表面的实验中，它是\sim 0.1 mm的量级，而在局部曲率明显较低的空间中，这个距离会更大。
2006-01-31 astro-ph gr-qc hep-th
Non--Linear Dynamics of Irrotational Dust: Eulerian and Lagrangian Approaches
本文评述了最近提出的几种描述宇宙中无碰撞物质微扰非线性演化的近似方法。第一种称为冻结流近似，是牛顿理论中的欧拉方法，并且基于忽略粒子惯性的作用，而不是哈勃阻力所暗示的阻尼。第二种方法是广义相对论和拉格朗日;它是基于以下的流体和几何观测量在每个流体元素的静止框架的演变，在唯一的近似忽略反作用的系统的非线性崩溃期间发出的引力辐射。
1993-10-11 astro-ph
Perturbations In A Non-Uniform Dark Energy Fluid: Equations Reveal Effects of Modified Gravity and Dark Matter
我们提出了银河系暗物质的统一单场描述和各种统一标量场的暴胀和宇宙学常数。这两种类型的效应可能源于空间和时间变化的真空能量的流体，如果真空具有由光子类矢量场（可能是不稳定的大质量玻色子）引起的不均匀压力。本文在爱因斯坦引力理论框架下，提出了一种适用于这种真空流体（称为Nu-Lambda流体）的具有{ \bf N}-{ \bf u}形式宇宙学常数的最一般的拉格朗日量.这个理论包括一连续谱的似是而非的暗能量理论和引力理论，例如，暴胀理论、quintessence理论、k-本质理论、f（R）理论、广义Einstein-Aether f（K）理论、MOND理论、TeVeS理论、BSTV理论等。它还提出了一些新的模型，如某种f（K+R）模型，它提出了对MOND依赖于红移和密度的有趣修正。Nu-Lambda流体的一些具体构造（例如，Zhao的V- $Λ$模型）在大尺度上与$Λ$ CDM宇宙学非常相似，但与MOND模型一样能很好地拟合星系自转曲线。在一个简单的$f(K_4)$模型中的扰动爱因斯坦方程是可解的，并且显示出DM耦合到DE的影响。将这里的微扰方程转化为宇宙学结构增长的标准模拟，提供了一个伪造Nu-Lambda理论例子的机会。
2008-02-25 astro-ph gr-qc hep-ph
Extra force in $f(R)$ modified theories of gravity
推导了$f(R)$修正引力理论中试验粒子的运动方程。通过考虑一个明确的耦合之间的任意函数的标量曲率，$R$，和拉格朗日密度的物质，它表明，一个额外的力出现。该外力与四速度正交，在弱场极限下得到了相应的加速度定律。与MOND和先锋异常的连接进行了进一步讨论。
2007-05-24 astro-ph gr-qc hep-th
Do Newton's G and Milgrom's a_0 vary with cosmological epoch ?
在标量张量引力理论中，牛顿常数G_N是在膨胀的宇宙中演化的.同样，有人推测米尔格罗姆修正的牛顿动力学（MOND）中的加速度标度a_0与宇宙的标度有关，因此必须演化。随着修正动力学的相对论实现的出现，人们可以有信心地解决两个引力“常数”的可变性问题。利用张量-矢量-标量引力理论TeVeS作为MOND的实现，计算了G_N和a_0对TeVeS参数及其标量场的宇宙学值的依赖关系。我们发现，当用原子单位表示时，G_N是严格非演化的，这一结果与最近关于G_N变化的经验极限完全一致。与此相反，我们发现a_0依赖于α_c，因此可能随宇宙学时期而变化。然而，对于最有希望的TeVeS品牌，a_0变化发生的时间尺度比哈勃的要长得多，并且应该是不可察觉的回到红移单位，甚至超过它。这与盘状星系在显著红移处的旋转曲线上的涌现数据是一致的。
2008-02-11 astro-ph gr-qc hep-th
Dark Fluid: Towards a unification of empirical theories of galaxy rotation, Inflation and Dark Energy
暗物质的经验理论如MOND引力和暗能量的经验理论如f（R）引力都是由天文数据激发的。但是，这些理论会不会是植根于一个更普遍因而更自然的框架的分支呢？在这里，我们提出了这样一个框架的基础上简单的量纲分析和协变对称性要求的自然拉格朗日，并探索各种结果在自上而下的方式。我们的框架保留了GR的协变公式，但允许扩展的物理度量被时空中流动的一种新的暗流体弯曲。它的非均匀应力张量和电流矢量是可变范数的矢量场的简单函数，类似于光子流体的4矢量电磁势描述，但是是暗的（例如，通过从重子辐射流体的非常早的去耦）。暗流体框架自然地分支成具有暗能量和暗物质效应的连续理论谱，包括作为极限情况的$f(R)$引力、类TeVeS理论、爱因斯坦-以太和$νΛ$理论。当矢量场退化为纯的类希格斯标量场时，我们得到了暴胀子和精粹的物理性质。在这个广泛的背景下，我们强调的非恒定动力学领域背后的宇宙学常数的影响，并突出合理的修正超出了经典的MOND预测。可以选择参数来传递BBN、PPN和因果关系约束。暗流体的灵感来自于统一/简化先前构造的天文学成功成分：暴胀子加上精粹加上冷DM粒子场或MOND类标量场的预期效果在很大程度上仅由一个矢量场实现。
2008-04-10 astro-ph gr-qc hep-th
A Relativistic Approch to Gravitational Instability in the Expanding Universe: Second Order Lagrangian Solutions
本文用拉格朗日相对论方法研究无旋无碰撞流体的宇宙学扰动的非线性动力学。在二阶扰动理论的有关流体和几何量的解决方案，并与相应的牛顿近似。具体来说，我们计算密度，体积膨胀标量，剪切，“电”的一部分，或潮汐，和“磁”的外尔张量的一部分。剪切和潮汐在线性区域之外的演化强烈依赖于扰动的特征尺度与宇宙学视界距离的比值。对于亚视界尺度上的扰动，通常的牛顿近似适用，至少在所考虑的扰动阶上适用;而在超视界尺度上，出现了一种新的画面，我们称之为"沉默的宇宙”，因为每一种流体元素都独立于环境而演化，无法通过声波或引力辐射与周围物质交换信号。对于哈勃半径内的扰动，特别注意在挑选出非局部的影响，在非线性演化的流体元素。这些非本地的影响被证明是由一个无痕和divergenceless张量，包含在Weyl张量的磁性部分，这是动态生成的，只要系统远离线性制度的演变。
1994-03-15 astro-ph
Lagrangian Perturbation Approach to the Formation of Large-scale Structure
目前的课堂讲稿地址三栏上的拉格朗日微扰方法的宇宙动力学的基础：1。制定拉格朗日理论的自引力流的动力学是描述在一个单一的领域变量; 2。程序，如何获得动态的欧拉场的拉格朗日图片，和3。一个精确的定义牛顿宇宙学框架中的拉格朗日摄动解决方案可以研究。虽然第一个是一个讨论的基本方程，通过转换欧拉演化和场方程的拉格朗日图片，第二阐明如何拉格朗日理论确定的欧拉领域，包括运动学变量，如膨胀，涡度，以及剪切和潮汐张量的演变。第三列是基于初始和边界条件的规范，特别是对非均匀宇宙学的平均流与“哈勃流”的识别。在这里，我们还期待在拉格朗日摄动方法的限制，从N体模拟的比较推断，并说明一些引人注目的解决方案的属性。
1995-09-01 astro-ph gr-qc
Newtonian Cosmology in Lagrangian Formulation: Foundations and Perturbation Theory
重新考虑了拉格朗日形式的空间无界、自引力、无压连续体的“牛顿”理论。回顾相关的运动学，我们提出了替代配方的拉格朗日演化方程，并建立拉格朗日和欧拉表示的等价条件。然后，我们区分开的模型的基础上的欧几里得空间$\R^3$从封闭的模型的基础上（不失一般性）一个平坦的环面$\T^3$。使用一个简单的平均方法，我们表明，空间平均变量的非均匀的环形模型形成一个空间均匀的“背景”模型和开放的模型的平均值，如果它们存在的，一般不服从均匀模型的动力学定律。然后，我们专注于那些非均匀的环形模型，其（独特的）背景有一个哈勃流，并推导出拉格朗日演化方程的治理（共形重新缩放）位移的非均匀流相对于其均匀的背景。最后，我们建立了一个迭代格式，并证明了所得到的方程有唯一的解决方案，在任何阶给定的初始数据，而开放的模型存在无穷多个不同的解决方案，给定的数据。
1996-09-05 astro-ph gr-qc
Dark Energy, scalar-curvature couplings and a critical acceleration scale
研究了高阶曲率项与宇宙学滚动标量场的耦合效应。我们表明，当理论的强耦合尺度在10^{-3}-10 ^{-1}eV的范围内时，即使场的质量与真空中的哈勃尺度相当，并且与SM场的耦合是非抑制的，模型也通过了关于第五种力存在的所有实验界限。原因是，耦合到一定的曲率不变的行为作为一个有效的质量，在大曲率的区域增长。这防止了场在源附近向下滚动，并使其对在实验室中进行的第五力搜索实验的影响仅在亚毫米尺度上可观察到。我们得到的静态球对称的解决方案的理论，并表明，一个长程力出现，但它是打开只有低于一个固定的牛顿加速度尺度的顺序的哈勃常数。我们评论的可能性，利用这一特点的模型，以减轻清洁发展机制小规模的危机，其可能的关系MOND。
2007-09-11 astro-ph gr-qc hep-ph
Reconstruction of general scalar-field dark energy models
研究了一般拉格朗日密度$p(ϕ, X)$下的标量场暗能量模型的重建问题，其中$X$是标量场$ϕ$的运动学项.我们实现了暗能量与暗物质的耦合$Q$，并用两个观测量：哈勃参数$H$和物质密度微扰$δ_m$来表达重建方程。这使我们能够确定相应的理论拉格朗日的结构连同从观测耦合$Q$。我们将我们的公式应用于几种形式的拉格朗日函数，并提出了具体的例子，通过使用最近的黄金数据集的超新星测量重建。这种分析包括一个广义的幽灵凝聚模型作为一种方式，即使是一个单场的情况下，跨越宇宙常数边界。
2005-10-19 astro-ph gr-qc hep-ph
Phantom damping of matter perturbations
宇宙学标度解在解决暗能量符合问题中尤为重要。我们推导出一个一般标量场拉格朗日方程的子哈勃线性物质微扰-包括quintessence，快子，k-essence鬼凝聚和k-essence-和解决他们的标度解解析。我们发现，物质扰动总是阻尼，如果幻影场耦合到暗物质，并确定的情况下，引力势是恒定的。这提供了一个有趣的可能性，可以对缩放的暗能量模型施加严格的观测约束。
2005-06-09 astro-ph gr-qc hep-ph
Non-gaussianity of inflationary field perturbations from the field equation
我们直接从场方程计算暴胀子场扰动的树级双谱，并构造相应的fNL参数。我们的结果与以前的拉格朗日公式一致。我们认为，量子理论应该只用于计算当他们第一次成为经典的几个哈勃时间后，视界出口，经典的演变接管之后。
2008-05-30 astro-ph gr-qc hep-th
Vacuum properties of nonsymmetric gravity in de Sitter space
研究了有质量反对称张量场对de Sitter时空动力学的量子效应。我们的出发点是最一般的，稳定的，线性化的拉格朗日产生的非对称引力理论（NGTs），反对称场质量的一部分是由宇宙学项。我们构造了一个重整化群（RG）的有效作用量，通过整合出一个回路的真空起伏的反对称张量场，并表明，在限制时，RG规模为零，哈勃参数-从而有效的宇宙学常数-迅速放宽到零。因此，我们得出结论，在德西特空间的量子环效应可以显着改变壳层引力的红外扇区，使膨胀率不敏感的原始（裸）宇宙学常数。
2007-03-07 astro-ph gr-qc hep-th
