超越视界的暴胀公理宇宙学

暴胀宇宙学

Inflationary Cosmology

我对暴胀宇宙学的历史和现状作了一个总的回顾。

轴子宇宙学研究现状

Current Status of Axion Cosmology

我们根据最近的工作回顾了轴子宇宙学的现状。我们的结论是，在标准的情况下，其中一个全球弦网络的形式在Peccei-Quinn相变，最大的贡献的轴子密度是从循环，即使在QCD相变的性质的不确定性被考虑在内。我们还简要讨论了非标准情景的含义，如暴胀时代和熵产生。

曲率子对暴胀宇宙学的影响

Implications of the Curvaton on Inflationary Cosmology

我们研究的曲率，晚衰减光标量场，暴胀宇宙学的影响，特别注意修改可观察到的量，如原始功率谱的标量谱指数和张量标量比。我们考虑这个问题，从一个一般的观点，并讨论如何观察量的曲率的存在受到影响。结果表明，曲率引起的修正依赖于暴胀模型的种类。我们还研究了曲率对由暴胀流方程产生的暴胀模型的影响。

暴胀宇宙学：一个耗散的量子场论过程

Inflationary cosmology, a dissipative quantum field theory process

早期宇宙学的现状可以概括为精确，但本质上是有限的，需要精确和可靠的理论来解释的数据。具体来说，暴胀是目前解决早期宇宙问题的唯一具体希望，因为它在量子场论中是普遍可实现的，但对相互作用的处理需要相当多的关注。本演讲回顾了这一方向的重要性和进展。

COBE之后的暴胀：暴胀宇宙学讲座

Inflation After COBE: Lectures on Inflationary Cosmology

在这些讲座中，我回顾了标准的热大爆炸宇宙学，强调它的成功，它的缺点，和它的主要挑战-在宇宙中的结构形成的详细了解。然后，我讨论了暴胀宇宙学的动机和基本原理，特别强调了度规（密度和引力波）扰动的量子起源。暴胀解决了标准宇宙学的缺点，并为结构形成提供了“初始数据”。最后，我解决通货膨胀的结构形成的影响，评估各种冷暗物质模型的光最近探测到的温度各向异性的宇宙背景辐射COBE。在短期内，结构形成的研究提供了一个强有力的通货膨胀的探测，以及具体的通货膨胀模型。

共振引力波放大--轴子和膨胀子

Resonant Gravitational Wave Amplification - Axion and Inflaton

我们证明了随机引力波背景的参数放大过程中的暴胀再加热和轴子/模量振荡。这种放大增强了弦/暴胀重力波信号的可探测性，在光谱上留下了指纹，可能会被未来的引力波探测器发现。

超越暴胀宇宙学

Looking Beyond Inflationary Cosmology

尽管暴胀宇宙的方案在现象学上取得了成功，但目前利用标量场实现暴胀导致了严重的概念问题，本讲座将对此进行回顾。弦论或许能提供解决这些问题的途径。把弦论和宇宙学结合起来的一个特别方法是弦气体宇宙学。总结了这种方法的基本原理。

宇宙学与来自Technicolor的光轴子

Cosmology with Light Axions from Technicolor

我们认为自发打破一个全球性的对称性，这是异常的人工色的相互作用，导致出现一个轻的轴子状粒子的宇宙学后果。避免这种轴子对宇宙的过度封闭，在对称性破缺尺度上得到上限$f_a \lsim 10^{10}$ GeV，对应于keV尺度的轴子。然而，漫射X射线背景数据通常需要较大的$f_a$值。如果轴子振荡的初始振幅满足$A_i \sim f_a/10$，则过闭合和X射线边界可以协调。在这种情况下，一个可行的轴子暗物质候选者的质量在50-100 eV的范围内出现。探测这种类型的暗物质可能会带来挑战。

随机引力波背景：暴胀和非暴胀宇宙学的探索

Stochastic gravitational waves backgrounds: a probe for inflationary and non-inflationary cosmology

物理场景，导致高能量的随机引力波背景（频率范围从$μ$ Hz到GHz）进行检查。在某些情况下，对数能谱的典型振幅甚至可以比普通暴胀预测大8个数量级。讨论了产生的引力子的能量密度与频率的关系中的标度违反。

后暴胀膜宇宙学

Post-inflationary brane cosmology

膜宇宙学对通常的大爆炸宇宙学提出了新的挑战。本文简要介绍了后暴胀膜宇宙学的热历史。我们已经认识到，暴胀后的膜宇宙学并不总是偏离标准的大爆炸宇宙学。然而，如果它偏离了一些严格的条件，膜张力必须满足。在这方面，我们研究引力子生产和它的丰度的各种影响。本文讨论了重子生成的Affleck-Dine机制，并对这一机制中的模和介子问题作了一些评述。

暴胀宇宙学

Inflationary Cosmology

暴胀是标准宇宙学的大胆而广泛的扩展。它有望将我们对宇宙的理解扩展到大爆炸的10^{-32}秒以内，并回答宇宙学中大多数紧迫的问题。它最大胆的断言是，今天在宇宙中观察到的所有结构都来自亚原子尺度上的量子力学涨落。大量的宇宙学观测和实验室实验正在检验暴胀，在五年内，我们应该知道暴胀是否会成为新的标准宇宙学的一部分。

暴胀宇宙学面临的挑战

Challenges for Inflationary Cosmology

暴胀宇宙学为早期宇宙学提供了一个预测性的、现象学上非常成功的方案。然而，试图使用标量场实现暴胀，会导致模型存在严重的概念问题。我将讨论其中的一些问题，解释为什么弦论可以为这些问题的一个子集提供解决方案，并简要概述“弦气体宇宙学”，这是融合弦论和早期宇宙宇宙学的方法之一。

轴子弦宇宙学及其争论

Axion string cosmology and its controversies

理解轴子宇宙学具有重要的实验结果，因为它限制了轴子质量的允许值范围。在标准的热场景中，假设膨胀后的Peccei-Quinn对称性恢复，在相变$T\sim\fa$处形成轴子弦网络，然后辐射衰变成轴子的宇宙学背景。在弦网络演化及其辐射的标准假设下，轴子的质量必须为$\ma\sim 100μ{\rm eV}$，并具有很大的不确定性。我们批判地讨论了文献中关于轴子质量可能更轻的各种建议。

Axion Cosmology and the Energy Scale of Inflation

We survey observational constraints on the parameter space of inflation and axions and map out two allowed windows: the classic window and the inflationary anthropic window. The cosmology of the latter is particularly interesting; inflationary axion cosmology predicts the existence of isocurvature fluctuations in the CMB, with an amplitude that grows with both the energy scale of inflation and the fraction of dark matter in axions. Statistical arguments favor a substantial value for the latter, and so current bounds on isocurvature fluctuations imply tight constraints on inflation. For example…

早期宇宙中具有较强QCD的轴子宇宙学

Axion Cosmology with a Stronger QCD in the Early Universe

我们研究在超对称模型的背景下，通常的宇宙学上的轴子衰变常数的上限是否可以放宽假设在早期宇宙中的一个较强的QCD时期。通过计算早期宇宙中的轴子势，并考虑到轴子势能，我们认为更强的QCD对提高束缚是没有用的。

暴胀宇宙学讲座

Lectures on Inflationary Cosmology

本文对暴胀宇宙学的历史和现状作了一个概述。本文讨论的最新发展包括混合暴胀情景、再加热理论和暴胀拓扑缺陷理论。我们还讨论了一个稳定的自我复制的暴胀宇宙的理论，以及它可能的影响，以评估最可能的值的引力和宇宙学常数。最后，我们讨论了暴胀宇宙中可能的非微扰大尺度密度偏离临界密度的一些初步结果。

暴胀宇宙学基础

Basics of inflationary cosmology

根据热大爆炸模型和大统一理论讨论了宇宙演化的早期阶段。总结了大爆炸理论的缺陷，并简述了暴胀宇宙学对这些缺陷的解决。宇宙膨胀，随后的振荡和衰变的暴胀子场，以及由此产生的再加热的宇宙进行了一些详细的研究。介绍了暴胀产生的密度扰动和宇宙微波背景辐射的温度涨落。描述了混合暴胀模型。两个自然变量的超对称版本的这个模型，避免了在其标准实现中遇到的灾难，从生产过剩的磁单极子。

暴胀宇宙学：进展与问题

Inflationary Cosmology: Progress and Problems

这些课堂讲稿旨在对暴胀宇宙学作一个简短的教学介绍，重点介绍最近取得进展的领域，如再加热和宇宙学扰动理论。指出了暴胀宇宙学原理中存在的问题，指出了解决这些问题的一些新尝试，包括利用引力作用量中的高阶导数项构造非奇异宇宙，以及研究宇宙学扰动的反作用。

暴胀宇宙学的展望

Prospects of Inflationary Cosmology

在这篇综述中，我简要地描述了暴胀理论从基于过冷和虚真空膨胀的设想到永远膨胀的自我复制暴胀宇宙理论的演变。本文介绍了Ω < 1的暴胀宇宙学的最新发展，并讨论了通过比较暴胀宇宙学的预言与观测数据来验证暴胀宇宙学的可能性。我认为，有可能验证和证伪暴胀宇宙学的许多特定模型，但很难扼杀暴胀的基本思想。似乎最好的（甚至可能是唯一的）方法是提出一个更好的宇宙学理论。

短距离物理学对暴胀宇宙学的影响

Imprints of Short Distance Physics On Inflationary Cosmology

我们分析了短距离物理的某些修改对暴胀微扰谱的影响。对于幂律膨胀的特定情况下，我们发现独特的-和可能观察到的-对密度扰动谱的影响。

暴胀宇宙学：现状与展望

Inflationary Cosmology: Status and Prospects

本文简要概述了利用观测抑制通货膨胀的尝试的现状，并探讨了未来发展的前景。

弦宇宙学中的轴子与优美出口问题

Axions and the Graceful Exit Problem in String Cosmology

我们重新研究了大爆炸前暴胀情景中的优雅退出问题。通过加入轴子和一般的轴子/介子势，推广了介子-引力作用量。我们提供了一个相空间分析的动力学，这使我们扩展了以前的不去定理，并排除了在这种情况下优雅退出所需的分支变化。

暴胀宇宙学：理论与现象学

Inflationary Cosmology: Theory and Phenomenology

本文简要概述了暴胀宇宙学背后的一些理论，并讨论了利用观测抑制暴胀的前景。特别注意通货膨胀或通货膨胀模型子集的可证伪性问题。

暴胀宇宙学研究现状

A Status Review of Inflationary Cosmology

本讲座的第一个目的是强调两个领域的最新进展，在暴胀宇宙学，即再加热和量子理论的宇宙学扰动。第二个目标是讨论目前实现基于基本标量物质场的暴胀的重要概念问题，并提出解决这些问题的一些新方法。

暴胀宇宙学述评

An Exposition on Inflationary Cosmology

本文旨在提供宇宙学建模和暴胀宇宙学的教学处理。近年来，暴胀已经被接受为一种标准的假设，这种假设可以通过对宇宙背景的观测来检验。因此，很明显，任何希望从事宇宙学和大尺度结构研究的人，都应该有这个方案供他们使用。作者希望本文将有助于“弥合”这一主题的技术性和大众性叙述之间的差距。

量子宇宙学与暴胀宇宙的结构

Quantum Cosmology and the Structure of Inflationary Universe

在这篇评论中，我考虑了与通货膨胀有关的几个不同问题。我将从宇宙的波函数开始。这个问题是相当古老的，但最近有一些新的见解，基于自我复制的暴胀宇宙理论。然后我们将讨论暴胀宇宙的平稳性和在量子宇宙学背景下利用暴胀的随机方法进行预言的可能性。回到暴胀理论更实用的方面，我们将用$Ω< 1$讨论暴胀模型。最后，我们将描述基于参数共振效应的宇宙再加热理论的几个方面。

弦暴胀宇宙学的新进展

Recent Progress in String Inflationary Cosmology

在紧化弦论中，由介子/模动能驱动的超暴胀是自然实现的。本文讨论了弦暴胀宇宙学的最新发展：超暴胀的运动学，量子反反应引发的优雅退出，密度和度规微扰的经典和量子功率谱。

暴胀宇宙学的原理、进展与问题

Principles, Progress and Problems in Inflationary Cosmology

暴胀宇宙学已经成为现代宇宙学的基石之一。暴胀理论是第一个可以根据因果物理学对大尺度宇宙结构进行预测的理论。暴胀宇宙的发展为基础物理学与实验的联系开辟了一条新的、极有希望的途径。本文概述了暴胀宇宙学的原理，讨论了该领域的进展，特别是初始量子真空涨落发展成为宇宙大尺度结构的种子的机制，并强调了该方案中尚未解决的重要问题。为了解决这些问题，需要基础物理学的新输入，因此早期宇宙学可以成为trans-Planckian物理学的试验场。

Gauss-Bonnet膜宇宙学中的暴胀吸引子

Inflationary attractor in Gauss-Bonnet brane cosmology

在体作用量中加入Gauss-Bonnet项的Randall-Sundrum II方案中，研究了正则标量场和Born-Infeld场的暴胀吸引子性质.我们发现，暴胀吸引子的性质将始终保持为规范和Born-Infeld领域的任何允许的非负高斯-邦纳耦合。我们还简要地讨论了在高斯-邦纳膜暴胀的情况下同时解释低多次波和标量谱指数的可能性。

轴子宇宙学的新进展

Recent Perspectives on Axion Cosmology

我们回顾目前的宇宙学对轴子的限制。我们描述了在早期宇宙中创建轴子的基本机制，重点放在标准的热场景中，主导过程是通过轴子辐射的弦网络。在这种情况下，暗物质轴子的质量为$\ma \sim 100 \microeV$，具有特定的大不确定性。这个宇宙学下限为轴子在天体物理学上限$\ma \lapp 1-10 \meV$以下留下了一个可行的窗口。我们还讨论了替代轴子宇宙学，允许更广泛的，但不确定的，质量范围。

轴子-膨胀子宇宙学中的新对称性

Novel Symmetries in Axion-Dilaton Cosmology

研究了量子弦宇宙学中轴子-介子的对称结构。弦有效作用量在S-对偶群SU（1，1）下的不变性，使Wheeler-De Witt方程的群论解变得容易，揭示了一类新的波函数的存在.我们发现了一个潜在的${W}$ -无穷代数在这个公式。

膨胀-轴子宇宙学中的回归加速

Recurrent Acceleration in Dilaton-Axion Cosmology

我们发现了一类爱因斯坦-介子-轴子模型，几乎所有平坦膨胀的均匀各向同性宇宙都经历了周期性的加速。我们还扩展了最近的结果永恒加速开放的宇宙。

暴胀宇宙学中MACHO-原始黑洞的形成

Formation of MACHO-Primordial Black Holes in Inflationary Cosmology

作为一个非重子解释的大质量致密晕天体，提出了一个唯象模型，预测形成的原始黑洞在所需的质量尺度。利用多重标量场的暴胀宇宙模型中产生的原始等曲率涨落，实现了所要求的初始密度涨落特征。

暴胀宇宙学中标量度规扰动的演化

On the Evolution of Scalar Metric Perturbations in an Inflationary Cosmology

我们进一步阐明了在暴胀宇宙学中标量度规扰动是如何被放大的。首先，我们构建了一个简单的，分析模型的膨胀宇宙学中的膨胀尺度因子不断演变，从一个暴胀时代的辐射主导的时代。从这个模型中，可以清楚地看到标量扰动是如何被放大的。其次，我们研究最近的索赔Grishchuk，和答复的Deruelle和Mukhanov，关于标量扰动的演变，通过突然过渡的状态方程的宇宙流体。我们证明了“标准结果”关于放大标量，密度扰动膨胀是有效的。

圈量子宇宙学中的暴胀宇宙

Inflationary universe in loop quantum cosmology

圈量子宇宙学提供了一个很好的解决方案，通过在高能区的大反弹机制来避免大爆炸奇点。在圈量子宇宙学中，无论宇宙中填充了什么物质成分，暴胀宇宙都是在大反弹之后涌现的。在反弹后的初始阶段，将以某种方式出现一个没有幻影物质的超级膨胀阶段;然后宇宙将经历一个正常的膨胀阶段。我们在这个框架中详细讨论了暴胀的条件。另外，对于慢卷暴胀，我们期望圈量子宇宙学效应的印记应该留在原始微扰功率谱中。然而，我们表明，这种印记太弱，无法观察到。

扩展暴胀宇宙学的最新进展

Recent advances in extended inflationary cosmology

扩展暴胀理论是实现暴胀宇宙理论的一种有希望的新方法。本文综述了最近的进展，包括一个新的，更强大的机制，结束扩展的通货膨胀，一个新的预测的密度波动谱产生的扩展的通货膨胀，并发现扩展的通货膨胀可以产生引力波，可以显着增加宇宙背景的各向异性。1992年5月14日至16日，阿姆斯特丹，

暴胀宇宙学与结构形成

Inflationary cosmology and structure formation

这些讲座涵盖了早期宇宙的暴胀模型的基础知识，特别是集中在标量场动力学的密度波动的产生。随后的引力动力学的这些波动在暗物质中的弗里德曼模型进行了描述，导致审查的最新数据的星系团和其他措施的大尺度结构在面对通货膨胀模型的现状。

弦宇宙学中的膨胀作用

The Inflationary Role of the Dilaton in String Cosmology

强调了标准宇宙模型的运动学问题可以通过宇宙尺度因子的加速收缩来解决。这样的行为只是更一般的“大爆炸前”暴胀情景的一个特殊情况，它在弦宇宙学背景下自然产生，并由自由介子场渐近驱动，没有任何自相互作用势和/或真空贡献。

没有奇点的暴胀宇宙学模型

A Model Of Inflationary Cosmology Without Singularity

本文提出了一个具有反弹的暴胀宇宙学模型，并研究了它的原始曲率扰动。与传统的慢滚动暴胀模型产生的近尺度不变谱相比，我们的模型产生了一个具有大尺度振荡特征的原始功率谱。我们将展示这种效应改变了宇宙微波背景（CMB）温度功率谱和大尺度结构（LSS）物质功率谱。进一步通过详细的模拟，我们将指出这种信号是可检测到的未来的观测，如普朗克和LAMOST。

暴胀宇宙学的概念问题和宇宙结构形成的新途径

Conceptual Problems of Inflationary Cosmology and a New Approach to Cosmological Structure Formation

尽管标量场驱动的暴胀模型在唯象学上取得了巨大的成功，但它仍然存在着一些重要的概念性问题。新的基础物理学将需要解决这些问题。弦论是自然界所有四种力的统一量子理论的候选者。正如我们将要看到的，弦论可能导致一种与暴胀宇宙学完全不同的宇宙学背景，并且可能承认一种新的弦机制，它是宇宙学涨落的一个大致标度不变的谱的起源。

正则暴胀宇宙学与引力的规范理论

Regular inflationary cosmology and gauge theories of gravitation

在引力规范理论的框架下，研究了标量场和超相对论物质填充的均匀各向同性模型的宇宙学方程。讨论了以超相对论物质为主导的平坦型、封闭型和开放型的规则暴胀宇宙学模型。结果表明，暴胀宇宙学模型的本质部分具有弹跳性。

弦宇宙学与标准宇宙学和暴胀宇宙学

String cosmology versus standard and inflationary cosmology

本文提出了一个基本的，模型无关的差异之间的前大爆炸的情况下，自然产生的弦宇宙学的背景下，和标准的暴胀的情况。我们使用一种非传统的方法，其中尽可能避免介绍技术细节，试图将读者的注意力集中在两种情况下的主要概念方面。本文的目的不是得出赞成其中一种或另一种情况的结论，而是提出留给读者思考的问题。答：这篇论文不包含方程，也不打算作为弦宇宙学所有方面的完整回顾。

暴胀宇宙学的前沿

Frontiers of Inflationary Cosmology

在简要回顾了宇宙学扰动理论之后，我着重介绍了暴胀宇宙学中再加热领域的一些最新进展，特别关注超哈勃宇宙学涨落的参量放大，以及噪声在共振动力学中的作用（产生了安德森局域化的新证据）。然后，我讨论了几个重要的概念问题，目前实现的基础上的基本标量物质场的通货膨胀，并审查了一些新的方法来解决这些问题。

宇宙奇点问题、暴胀宇宙学和引力规范理论

Problem of Cosmological Singularity, Inflationary Cosmology and Gauge Theories of Gravitation

在引力规范理论的框架下讨论了宇宙学奇点问题。介绍了包括标量场和一般引力物质的均匀各向同性模型的广义宇宙学Friedmann方程。通过对引力物质物态方程和GCFE不定参数的某些限制，指出平坦型、开放型和封闭型暴胀宇宙学模型的共同特征是它们的正则弹跳性。

暴胀宇宙学中的跨普朗克足迹

Trans-Planckian footprints in inflationary cosmology

我们考虑在一个固定的能量标度λ的最小不确定真空选择作为一个有效的描述trans-Planckian物理，并讨论其影响的线性扰动的无质量标量场的幂律暴胀模型。我们发现可能的影响与数量级H/Λ的功率谱，在类比与de-Sitter时空以前的结果。

标量-张量宇宙学中de Sitter暴胀背景解的稳定性

On the stability of de Sitter inflationary background solution in scalar-tensor cosmology

研究了暴胀子场与传播挠率非极小耦合时空中de Sitter度规的稳定性。结果表明，de Sitter背景度规对小扰动是不稳定的。利用暴胀子涨落产生的轴子挠率，分析了Einstein-Cartan-Klein-Gordon（ECKG）方程中的宇宙学扰动.当最小耦合常数占主导地位时，暴胀子无质量模式的不稳定性被发现。膨胀子涨落触发了轴向扭转矢量涨落。当背景暴胀子场为常数时，ECKG方程可化为Einstein-de Sitter方程。

膜世界宇宙学中的初始Kaluza-Klein涨落和暴胀引力波

Initial Kaluza-Klein fluctuations and inflationary gravitational waves in braneworld cosmology

我们研究了Randall-Sundrum膜世界中暴胀产生的引力波的频谱。由于暴胀引力波是量子力学起源的，所以体扰动的初始组态包括卡鲁扎-克莱因量子涨落以及零模涨落。然而，我们发现，在Kaluza-Klein模式的初始波动没有显着的影响，在后期的时间谱，无论在暴胀后阶段的能量尺度和状态方程参数。这是用数值方法，使用朗斯基公式。

大爆炸前非均匀暴胀宇宙学的数值研究

Numerical Study of Inhomogeneous Pre-Big-Bang Inflationary Cosmology

我们数值研究了球对称时空中的非均匀前大爆炸暴胀。我们发现，一个大的初始不均匀性抑制了大爆炸前暴胀的发生。我们还发现，即使前大爆炸暴胀阶段实现，初始的不均匀性是不均匀的。也就是说，在大爆炸前的暴胀中，“头发”（不规则性）不会落下，这与通常的（势能主导的）暴胀形成鲜明对比，在通常的暴胀中，初始的不均匀性和各向异性被阻尼，因此所产生的宇宙对初始条件不太敏感。

暴胀宇宙学预言的正则化方案依赖性

On Regularization Scheme Dependence of Predictions in Inflationary Cosmology

我们发现，存在着一个大类的正则化计划的概率预测的理论中的自复制的暴胀宇宙，所有这些消除了明显的依赖于时间reparametrization。然而，所有这些方案都导致找到各种类型的后暴胀宇宙的相对概率的不同答案。此外，所有这些方案都未能在暴胀子场的范围以外的暴胀边界的末端附近的重参数化不变。因此，我们认为，在目前的理解水平，简单的正则化计划与截止在相等的时间超曲面是一样好，最近提出的更复杂的程序，试图修复的时间重新参数化的依赖。