The Big Bang and the Quantum
这篇简短的评论是写给宇宙学家的。广义相对论预言，在大爆炸时，时空终结，物理学停止。圈量子宇宙学的最新发展表明，这些预测是不可信的。量子几何效应可以解决奇点，从而打开新的前景。例如：大爆炸被量子反弹所取代;“视界问题”消失了;在大反弹之后，立即出现了一个超级暴胀阶段，它有自己的唯象分支;在标准暴胀子势存在的情况下，初始条件自然地被设置为一个长期的、缓慢的卷式暴胀，而与大爆炸前分支中发生的情况无关。
2010-05-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Stable bounce and inflation in non-local higher derivative cosmology
原初暴胀的最大问题之一是暴胀时空是过去不完全的。这主要是因为爱因斯坦的GR遭受了类似于空间的大爆炸奇点。最近的研究表明，爱因斯坦引力的无幽灵、非局部高导数紫外线修正可能能够通过非奇异反弹来解决宇宙学大爆炸奇点。在这种非定域宇宙学模型的框架内，我们将研究在过去的大反弹之前的暴胀轨迹周围的亚哈勃和超哈勃扰动，并证明暴胀轨迹具有紫外线完成，并且扰动不受任何病理学的影响。
2012-09-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Covariant perturbations through a simple non-singular bounce
本文利用协变微扰理论研究了宇宙学扰动在非奇异弹跳宇宙中的演化，并检验了线性微扰理论的有效性。反弹是由一个两个组件的完美流体建模。规范不变微扰是根据同动观测者定义的。标量和矢量扰动在转折点处变得奇异，转折点是时空区域的边界，在那里零能量条件被违反。非绝热的同动曲率扰动模式在转折点处发散。引力波围绕反弹点和转折点振荡。通过计算线性参数的增长，它已被证明，扰动不保持线性的转折点。我们还研究了标量扰动下的匹配条件，发现与空间曲率扰动有关的$\mv$是过渡面匹配的合适变量。
2014-05-15 gr-qc
Anisotropic non-singular quantum bounce as a seesaw and amplification mechanism for magnetic fields
该研究在 Bianchi-I 圈量子宇宙学中模拟均匀磁场演化，揭示各向异性量子反弹可通过跷跷板机制使磁场能量密度跨反弹放大多个数量级。
2024-06-14 astro-ph.CO gr-qc
Avoiding the Big Bang Singularity with Palatini f(R) Theories
我们表明，存在修改后的引力理论，其中的度量满足二阶方程，其中大爆炸奇点被宇宙反弹取代，而不违反任何能量条件。事实上，即使是无压的尘埃也有可能发生反弹。我们给出了这样的理论，这是制定在Palatini形式主义的表征，并讨论了他们的动态反弹附近的区域。我们考虑空间平坦和非平坦的均匀和各向同性的宇宙。
2010-02-20 gr-qc
How quantum is the big bang?
当用量子引力来讨论大爆炸奇点时，最重要的问题是真正的量子自由度扮演什么角色，尽管很少有人提到。在这里，完整的有效方程推导出各向同性模型的相互作用标量的所有订单中涉及的扩展。由此产生的耦合项表明，量子涨落对反弹的影响不大。然而，量子关联确实有重要的作用，甚至可以消除反弹。量子引力如何使大爆炸正规化，关键取决于量子态的性质。
2008-05-08 astro-ph gr-qc hep-th
Predictions for the CMB from an anisotropic quantum bounce
我们介绍了一个扩展的标准暴胀范式上的大爆炸奇点取代各向异性反弹。与大爆炸模型不同，宇宙学扰动在过去发现了绝热状态。我们发现，这种情况下占观察到的四极调制的温度各向异性的宇宙微波背景（CMB），我们预测剩余的角关联函数E-E，B-B和T-E，连同非零温度-极化相关T-B和E-B，可以用来测试我们的想法。我们的计算基于圈量子宇宙学预测的反弹，但我们的技术和结论也适用于其他反弹模型。
2020-07-09 astro-ph.CO gr-qc
From pre- to post-big bang: an (almost) self-dual cosmological history
我们提出了一个简短的介绍，以非标准的宇宙学方案的动机的对偶对称性的弦论，其中大爆炸奇点被替换为“大反弹”在高，但有限的曲率。弹跳时期是由宇宙演化的一个长期（可能无限延伸）阶段准备的，从渐进接近弦微扰真空的初始状态开始。
2021-06-24 astro-ph.CO gr-qc hep-th
How the Big Bang Ends up Inside a Black Hole
宇宙学的标准模型假设我们的宇宙始于14个回转（10亿年）前的一次大爆炸。这可以从少数几个自由宇宙学参数中解释大量不同的天体物理学数据。然而，我们对一些关键假设没有直接证据或基本了解：暴胀、暗物质和暗能量。在这里，我们回顾宇宙膨胀起源于引力坍缩和反弹的想法。坍缩产生了一个质量为$ M \simeq 5 \times 10^{22} M_{\odot}$的黑洞（BH），形成于25年前。由于没有压力支持，冷坍缩可以在自由降落中继续，直到它达到原子核饱和（GeV），当被量子力学停止时，因为两个粒子不能占据相同的量子态。坍缩然后像核心坍缩的超新星一样反弹，产生大爆炸膨胀。黑洞事件视界导致宇宙加速。在坍缩过程中，微扰离开视界，在膨胀过程中重新进入视界，从而产生了观测到的宇宙，而不需要暴胀或暗能量。使用奥卡姆剃刀，这使得BH宇宙（BHU）模型比标准的奇异大爆炸创造更引人注目。
2022-04-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Necessary and sufficient conditions for big bangs, bounces, crunches, rips, sudden singularities, and extremality events
在FRW宇宙学中发生的物理上相关的奇点传统上被认为是局限于“大爆炸”，也可能是“大挤压”。然而，在过去的几年里，在文献中考虑的宇宙学奇点的动物园已经变得相当广泛，与“大撕裂”和“突然奇点”添加到混合，以及在非奇异的宇宙学事件，如“反弹”和“turnarounds”的新的兴趣。在这篇文章中，我们提出了一个完整的目录，这样的宇宙学里程碑，在运动学和动力学水平。首先，使用广义幂级数，这些宇宙学事件的纯运动学定义提供的比例因子a（t）的行为。定义了“比例因子奇异性”的概念，并探讨了它与曲率奇异性（多项式和微分）的关系。其次，动力学信息是通过使用弗里德曼方程（甚至不假设存在任何状态方程）来约束经典能量条件是否满足宇宙学的里程碑。我们使用这些考虑来推导宇宙学里程碑存在的必要和充分条件，如爆炸，反弹，紧缩，撕裂，突然奇点和极端事件。由于分类是非常普遍的，相应的结果是一个高度独立的模型：特别是，我们提供了一个完整的表征类刘海，嘎吱嘎吱，突然奇异的占主导地位的能量条件得到满足。
2005-08-30 astro-ph gr-qc
Quantum Nature of the Big Bang: Improved dynamics
在圈量子宇宙学中引入了一种改进的哈密顿约束算符。然后用解析和数值方法详细研究了具有无质量标量场的空间平坦各向同性模型的量子动力学。标量场继续充当“突现时间”，大爆炸再次被量子反弹所取代，量子演化在深普朗克体系中保持确定性。然而，在圈量子宇宙学中使用的哈密顿约束下，量子反弹甚至可以在低物质密度下发生，而在新的哈密顿约束下，它只发生在普朗克尺度密度下。因此，新的量子动力学保留了圈量子宇宙学中当前演化的吸引人的特征，但同时也治愈了它们的主要弱点。
2006-08-30 gr-qc hep-th
Unitary and non-unitary transitions around a cosmological bounce
在这项工作中，我们调查的时间和幺正性的概念在量子宇宙学反弹附近，也就是说，一个转折点的比例因子。由于WKB方法在转折点附近会严重失败，因此比例因子在这种情况下不能扮演时间的角色。我们克服了这个困难，通过研究的动力学的物质过渡时，使用其共轭动量作为一个时间。我们找到精确的条件，以恢复酉性，因此，一个一致的概率概念。然后，我们在一个具体的例子中计算过渡，提取反弹的具体特征，并讨论共轭动量表示超越背景场近似的必要性。我们的分析也同样适用于一个封闭的宇宙，它正在经历一个不断流逝的阶段。
2014-07-01 gr-qc
Big Bounce and inhomogeneities
本文以含引力波的真空宇宙时空（Gowdy时空）量子化为例，用圈量子宇宙学方法研究了非均匀宇宙的动力学.在有效层面进行的分析显示：（一）初始大爆炸奇点被取代（如在均匀宇宙模型的情况下）由一个大反弹，加入确定性的两个大宇宙，（ii）在反弹的宇宙大小至少是相同的数量级的背景均匀宇宙，（iii）为每一个引力波模式，当不均匀性强烈地支配反弹动力学时，在非常早和非常晚的时间处的幅度的差异具有消失的统计平均值，而当动力学处于近真空状态时，该平均值为正，从而统计上放大了不均匀性。
2009-02-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Numerical Analysis of the Big Bounce in Loop Quantum Cosmology
具有无质量标量场的圈量子宇宙学均匀模型表明，大爆炸奇点可以被大的量子反弹所取代。为了进一步了解这种反弹的本质，我们从数值分析的角度研究了半离散圈量子引力哈密顿约束方程。为了说明的目的，我们建立了一个数值模拟的量子反弹和反射之间的波动方程的有限差分离散触发的使用非均匀网格，或等效地，反射时发现数值求解波动方程具有不同的系数。我们表明，反弹是密切相关的系统的时间更新的方法，并证明显式的时间更新一般产量反弹。最后，我们提出了一个例子，一个隐式的时间更新没有反弹，并显示回到时间，确定性的演化，达到并部分跳过大爆炸奇点。
2007-01-29 astro-ph gr-qc
Following the density perturbations through a bounce with AdS/CFT Correspondence
一个反弹宇宙模型，称为耦合标量快子反弹（CSTB）宇宙，已经被证明可以解决视界，平坦性和均匀性问题以及大爆炸奇点问题。此外，从反弹前收缩阶段所产生的原始密度扰动的尺度不变谱被证明是稳定的对时间的演化。在这项工作中，我们研究了详细的动力学的反弹和它的印记上的尺度不变性的频谱。当空间曲率变大时，反弹点附近的引力相互作用动力学可能是强耦合的。没有一个先验的理由来期望物质密度的原始扰动的谱指数可以被保留。通过AdS/CFT对应，将反弹动力学全息编码到弱耦合的对偶Yang-Mills系统的动力学中，我们可以安全地演化出完全可控的宇宙扰动谱。通过这种方式，我们可以比较反弹后的频谱与反弹前的频谱：在CSTB模型中，我们明确地表明，在收缩阶段产生的原始密度扰动的频谱保持其稳定性以及在整个反弹过程中的尺度不变性。
2019-01-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gauge-invariant bounce from loop quantum gravity
我们提出了一个规范不变的处理奇异性的分辨率使用圈量子引力技术相对于本地SU（2）变换。我们的分析揭示了量子几何的许多新特征，这些特征到目前为止还隐藏在基于非规范不变离散化的模型中。量子几何效应解决了大爆炸奇异性，当时空曲率达到普朗克值时，用非奇异反弹代替它。反弹被发现是一般不对称的，在这个意义上，反弹前和反弹后的分支不相互镜像和有效的常数，如牛顿常数，被重新缩放整个反弹。此外，在反弹附近，最小耦合物质表现为非最小耦合。量子几何的这些分支为潜在的唯象签名开辟了一条丰富的途径。
2020-03-28 gr-qc hep-th
A big bounce, slow-roll inflation and dark energy from conformal gravity
本文研究了基于闵可夫斯基空间SO（4，2）共形群的引力规范理论的宇宙学部分。我们允许常规的物质耦合到时空度规以及物质耦合到测量特殊保形变换的场。一个有效的宇宙学常数是通过运动方程的解动态产生的，这使我们能够恢复宇宙的后期加速度。此外，源自普通宇宙物质（即尘埃和辐射）的引力场在非常早期的宇宙中被显著削弱，这具有用大反弹取代大爆炸的效果。最后，我们发现，这种反弹之后是一段时间的近指数慢滚膨胀，可以持续足够长的时间来解释大尺度均匀性的宇宙微波背景。
2017-05-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological Models and Renormalization Group Flow
本文研究了具有正宇宙学常数的爱因斯坦引力在不同维度下的宇宙学解。这些模型包括重新坍缩的大爆炸模型，在后期接近德西特加速度的大爆炸模型，以及过去和未来渐近德西特的反弹模型。再坍缩和反弹几何都是高的，因为在共形时间结束之前，整个空间切片对共运动的观察者来说都是可见的，而加速的大爆炸几何可以是短的，也可以是高的。我们考虑这些宇宙学解作为对偶场论中的重整化群流的解释，并给出了相应的c函数作为普朗克单位的表观宇宙学视界面积的几何解释。协变熵界需要量子效应来修正我们的某些大爆炸解的早期因果结构。
2002-05-13 gr-qc hep-th
Analysis of big bounce in Einstein--Cartan cosmology
我们分析了一个均匀和各向同性的宇宙在爱因斯坦-嘉当引力理论的动力学。费米子的自旋产生时空扭曲，阻止了引力奇点，并以非奇异的大反弹取代了大爆炸。我们表明，一个封闭的宇宙存在，只有当它的尺度因子和温度的一个特定的函数是高于某个阈值，而一个开放的和平坦的宇宙没有这样的限制。我们还表明，反弹的比例因子是双重的：随着温度的增加，然后减少，比例因子减少，增加，减少，然后增加。
2019-06-27 astro-ph.CO gr-qc
Loop quantum cosmology and slow roll inflation
在循环量子宇宙学（LQC）中，大爆炸被量子反弹所取代，随后是一个强大的超膨胀阶段。哈勃参数\emph{vanishes}在反弹时不是无限增长，而是在超级暴胀结束时达到\emph{finite universal maximum}。这些新的特征导致了一个不可预见的含义：在存在合适的势能的情况下，所有LQC动力学轨迹都被漏斗状地引导到这样的条件，即几乎保证了超过68个e折叠的慢卷膨胀，{没有来自大爆炸前状态的任何输入}。这与广义相对论中的某些结果形成鲜明对比，在广义相对论中，人们认为获得68个或更多e折叠的慢滚的先验概率被因子$e^{-204}$抑制。
2010-10-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Big-Bounce with Finite-time Singularity: The $F(R)$ Gravity Description
大爆炸宇宙学的另一种观点是大反弹宇宙学。在$F(R)$修正引力的背景下，我们研究了在反弹点处具有IV型奇点的反弹宇宙学。我们调查的哈勃半径的演变，我们详细研究原始的宇宙学扰动的问题。正如我们所证明的，对于奇异反弹，起源于反弹附近的宇宙时代的原始扰动，不产生标度不变的光谱和短波长模式，在这些退出视界后，不冻结，但随时间线性增长。在介绍了宇宙学扰动研究之后，我们讨论了奇异反弹模型的可行性，我们的结果表明奇异反弹必须与另一种宇宙学方案相结合，或者应该进行适当的修改，才能导致可行的宇宙学。对慢滚参数的研究也得到了同样的结果，表明对于一定的参数值，奇异弹跳理论在奇点处是不稳定的。我们还共形变换的约旦框架奇异反弹，正如我们所证明的，爱因斯坦框架度量导致一个大撕裂奇点。因此，约当框架中的IV型奇点在爱因斯坦框架中变成了大撕裂奇点。最后，我们简要地研究了一个广义奇异宇宙模型，它包含两个IV型奇点，具有相当吸引人的特点。
2017-01-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Nonsingular, big-bounce cosmology from spinor-torsion coupling
爱因斯坦-嘉当-夏玛-基布尔引力理论通过将其反对称部分--挠率张量--视为动力学变量，消除了广义相对论中关于仿射联络必须对称的约束。扭转张量和狄拉克旋量之间的最小耦合产生自旋-自旋相互作用，这在极高密度的费米子物质中是重要的。我们表明，这样的相互作用避免了非物理的大爆炸奇点，取而代之的是一个尖状反弹在一个有限的最小尺度因子，在此之前，宇宙是收缩。这种情况也解释了为什么现在的宇宙在最大尺度上看起来是空间平坦的，均匀的和各向同性的。
2012-07-04 astro-ph.CO gr-qc
Big bounce and closed universe from spin and torsion
我们分析了爱因斯坦$--$-嘉当引力理论中均匀各向同性宇宙的动力学。自旋和扭转之间的耦合阻止了引力奇异性，并以非奇异的大反弹取代了大爆炸，宇宙从收缩过渡到膨胀。我们发现，一个封闭的宇宙存在，只有当产品的标度因子和温度高于一个特定的阈值，相反，平坦的宇宙和开放的宇宙，这是不受限制的。在暴胀期间，这个乘积必须增加到另一个阈值，这样宇宙才能达到暗能量加速。
2019-03-01 astro-ph.CO gr-qc
G-Bounce Inflation: Towards Nonsingular Inflation Cosmology with Galileon Field
我们研究了一个非奇异的反弹暴胀模型，它可以驱动早期宇宙从一个收缩阶段，反弹到一个普通的暴胀阶段，然后再加热的过程。除了在标准宇宙学方案中避免了大爆炸奇点的反弹外，我们还利用Horndesky理论设计了拉格朗日量的动力学和势形式，从而使反弹宇宙学中的两大问题，即鬼现象和各向异性问题都不会出现。宇宙学扰动既可以产生于收缩相，也可以产生于暴胀相，后者的功率谱是标度不变的，符合观测数据，而前者的扰动具有非平凡的特征，可以通过大尺度结构实验进行检验。我们还将我们的模型拟合到CMB TT功率谱。
2015-04-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Minimal conditions for the creation of a Friedman-Robertson-Walker universe from a "bounce"
我们研究的最小条件下，我们的宇宙的创造可能会出现由于“反弹”从以前的崩溃，而不是从一个大爆炸奇点爆炸。这种反弹有时被称为托尔曼虫洞。我们按照应用于莫里斯-索恩可穿越虫洞的方法对反弹进行了一般的模型独立分析，并表明反弹周围总是存在一个开放的时间区域，在该区域上必须违反强能量条件（SEC）。另一方面，所有其他能量条件都可以容易地满足。特别是，我们展示了一个受通货膨胀启发的模型，其中大反弹是“自然的”。
1998-10-07 astro-ph gr-qc hep-th
Graceful exit via polymerization of pre-big bang cosmology
我们考虑一个唯象的修改前大爆炸的情况下使用的想法，从解决曲率奇点圈量子宇宙学。我们表明，非微扰循环修改的动力学，所产生的基础聚合物表示，可以解决优雅的出口问题。在弦框架和爱因斯坦框架中，曲率和介子能量总是有限的。在弦帧中，在弹跳之后的较晚时间，弦子趋向于恒定值。
2007-09-25 gr-qc hep-th
Beyond the Bounce: Multiple Tidal Sign Reversals and Turning-Point Bifurcations in Multi-Horizon Black Holes
University of Mazandaran（马赞德兰大学）；Damghan University（达姆甘大学）
研究爱因斯坦引力与非线性电动力学耦合产生的多视界黑洞中中性测试粒子的径向运动和潮汐力，通过与史瓦西和雷斯纳 - 诺德斯特龙时空对比，分析非线性电磁修正对因果结构等的影响及相关特性。
2026-07-09 gr-qc
Exact Global Solutions of Brane Universes and Big Bounce
给出了具有两个3-膜的$S_1/Z_2$轨道上紧化的五维宇宙模型的精确整体解，并研究了一个简单模型的演化。结果表明，在所有四维时空超曲面上，除了一个奇异超曲面外，膨胀的宇宙不是从大爆炸开始的，而是从一次大反弹开始的，在反弹之前宇宙处于一个收缩的阶段.研究还发现，第二膜上的能量密度是正的、零的还是负的取决于第五维的大小。
2003-05-06 astro-ph gr-qc hep-th
Power-Law Bounces in $f(R)$ Gravity: Analysis of the Ekpyrosis and Accelerating Regimes
本文研究了$f(R)$引力中幂律bounce的动态行为，通过分析ekpyrosis和加速模式，提出了一种避免大爆炸奇点的非奇异宇宙学方法。
2025-12-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The CST Bounce Universe model -- a parametric study
利用IIB型弦论D膜动力学的一致截断，构造了一个具有标度不变和稳定的原初密度扰动谱的反弹宇宙模型.在D3-膜上的快子场和伴随的希格斯场之间引入耦合，以将快子锁定在其势山的顶部，并模拟反弹过程，这被称为耦合标量和快子反弹（CSTB）宇宙。CSTB模型已被证明是无鬼的，它满足零能量条件，此外，它还可以解决大爆炸宇宙奇点问题。在本文中，我们进行了广泛的后续研究的参数空间的CSTB模型。特别是，我们感兴趣的参数值，可以产生一个单一的反弹，到达一个辐射主导的宇宙。我们进一步确定，CSTB宇宙是一个可行的替代通货膨胀，因为它可以自然地产生足够数量的电子折叠在锁定的通货膨胀时期和反弹后的膨胀，以克服大爆炸宇宙学的四个基本限制，这是平坦性，视界，均匀性和奇异性，导致在当前大小的宇宙。
2018-07-04 gr-qc
Ekpyrotic loop quantum cosmology
我们认为ekpyrotic范式的循环量子宇宙学的背景下。在圈量子宇宙学中，经典的大爆炸奇点由于量子引力效应而被解决，因此宇宙的收缩的ekpyrotic分支和它后来的膨胀相通过平滑的反弹连接起来。因此，可以明确地确定标量扰动的演化，从收缩ekpyrotic阶段通过反弹和反弹后的扩展时代。对于ekpyrotic宇宙，已经有人提出了一个或两个标量场的可能性，这里将考虑这两种情况。在单个标量场的情况下，发现反弹后曲率扰动的常模具有蓝谱。另一方面，对于两个标量场的宇宙学模型，当熵的尺度不变扰动在曲率扰动中产生附加项时，在反弹后膨胀宇宙学中的功率谱几乎是尺度不变的，因此与观测结果一致.
2013-07-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraints on Pre-Big-Bang Cosmology from Advanced LIGO and Advanced Virgo's First Three Observing Runs
本研究利用Advanced LIGO和Advanced Virgo前三次观测数据，通过贝叶斯分析寻找大爆炸前宇宙学预测的随机引力波背景，未发现信号但设定了参数下限，证明引力波观测可测试早期宇宙理论。
2025-09-18 astro-ph.CO gr-qc
The cosmological constant filter without big bang singularity
在最近提出的基于Palatini形式的修正引力的宇宙学常数（CC）滤波机制中，辐射、物质和后期de Sitter时代的引力对状态方程为-1的能量源不敏感。这意味着，有限的真空能量转移从相变被过滤掉，太。在这项工作中，我们调查的CC过滤器模型在很早的时候。我们发现，初始的大爆炸奇点被宇宙反弹所取代，在那里物质的能量密度和曲率是有限的。在某种情况下，这种有限性已经可以在代数层次上观察到。
2011-10-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
String Theory and Pre-big bang Cosmology
在弦论中，从一个非常小的高度弯曲的时空片的暴胀中出现的宇宙的传统图景是一种可能性，而不是必然性：完全不同的初始条件是可能的，而不一定是不可能的。特别是，弦论的对偶对称性提出了宇宙从一个曲率和相互作用都很小的初始状态开始膨胀的情景。这样一个引力不稳定的状态，将朝着更高的曲率和耦合演化，直到弦尺寸效应和环修正使宇宙“反弹”到标准的曲率减小的状态。在这样的背景下，传统宇宙学的热大爆炸被“热大反弹”所取代，其中反弹和加热机制源于高曲率，大耦合的前反弹阶段的粒子的量子生产。在这里，我们简要地总结了25年前提出的这种通货膨胀情景的主要特征。在其最简单的版本中（它代表了标准慢卷暴胀的替代方案而不是补充），它可以产生一个可行的密度扰动谱，以及一个张量分量，其特征是在GHz频率范围内具有峰值的“蓝色”谱指数。这意味着，从现象学上讲，一个非常小的贡献，在CMB极化的原始B模式，和一个足够大的随机背景的引力波的可能性，可测量的当前或未来的引力波探测器。
2015-09-22 astro-ph gr-qc hep-th
Observing the Big Bounce with Tensor Modes in the Cosmic Microwave Background: Phenomenology and Fundamental LQC Parameters
几十年来，人们一直在研究用反弹代替标准大爆炸的宇宙学模型。然而，由于两个原因，情况在过去几年中发生了巨大的变化：第一，因为探测早期宇宙的新方法已经出现，特别是由于宇宙微波背景;第二，因为一些基础理论--特别是圈量子宇宙学--明确地预测了反弹，至少对于均匀模型来说是这样。在这篇文章中，我们详细研究了下一代B模宇宙微波背景实验中可以约束或测量的唯象参数。我们指出，一个重要的观察窗口可能会打开。然后，我们表明，这些约束可以转换成非常有意义的限制的基本圈量子宇宙学参数。这使早期宇宙成为一个无价的量子引力实验室。
2010-12-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Casimir energy and a cosmological bounce
本文综述了爱因斯坦静态宇宙中量子化标量场重整化能量动量张量的不同计算方法。对于广泛研究的共形耦合的情况下，我们检查它们的等价性，对于不同的耦合，我们讨论违反不同的能量条件。特别是，有一个家庭的质量和耦合，违反了弱和强的能量条件，但不导致类空传播。在这些情况中，最小耦合的无质量标量场是没有势的。我们还指出了一个特殊的耦合，无质量的标量场具有消失的重整化能量动量张量。我们讨论的逆反应问题，特别是这种卡西米尔能源的可能性，既可以源一个短的通货膨胀时期，并避免大爆炸奇点通过反弹。
2005-10-06 gr-qc hep-th
On the Big Bounce Singularity of a Simple 5D Cosmological Model
研究了一个简单的5D宇宙模型的大反弹奇异性。与标准的大爆炸时空奇点相反，这个大反弹奇点被发现是一个事件视界，在这个视界上，宇宙的尺度因子和质量密度都是有限的，而压力经历了从负无穷大到正无穷大的突然转变。利用坐标变换证明了宇宙在反弹之前是收缩的，宇宙按照真时已经存在了无限长的时间。
2003-07-03 astro-ph gr-qc
Complete conformal classification of the Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker solutions with a linear equation of state
根据共形结构、奇异性和捕获视界，对具有空间曲率$K=0,\pm 1$和状态方程$p=wρ$的Friedmann-Lemathtre-Robertson-Walker解进行了完全分类.我们不假设任何能量条件，并允许$ρ< 0$，从而超越了通常的众所周知的解决方案。对于每一个空间曲率，$w>-1/3$和$ρ>0$存在初始类空大爆炸奇点，而$w<-1$和$ρ>0$不存在初始类空大爆炸奇点.对于$K=0$或$-1$、$-1<w<-1/3$和$ρ>0$，存在初始零大爆炸奇点。对于每个空间曲率，$w<-1$和$ρ>0$都有一个最终的类空未来大裂缝奇点，零测地线对于$-5/3\le w<-1$是未来完全的，但对于$w<-5/3$是不完全的。对于$w=-1/3$，膨胀速度是恒定的。对于$-1<w<-1/3$和$K=1$来说，宇宙从无限大收缩，然后反弹并膨胀回无限大。对于$K=0$，过去边界由$-5/3<w<-1$的类时无穷大和正则零超曲面组成，而对于$w\le -5/3$，过去边界由过去类时无穷大和过去零无穷大组成.对于$w<-1$和$K=1$，时空从一个初始的类空的过去大裂缝奇点收缩，然后在一个最终的类空的未来大裂缝奇点处反弹和爆炸。对于$w<-1$和$K=-1$，过去边界由正则零超曲面组成。$w\in (-1,1/3)$、$w\in \{1/3, -1\}$和$w\in (-\infty,-1…
2018-03-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Effective Dynamics for the Cosmological Bounces in Bianchi Type I Loop Quantum Cosmology
最近构造了无质量标量场Bianchi I模型中圈量子宇宙学的详细公式。本文研究了它的有效动力学与LQC离散修正和解析求解的运动方程，表明大爆炸奇异性被取代的大反弹，这发生了多达三次，在每个对角线方向上的一次，每当每个面积尺度因子接近其临界值在普朗克制度的参考标量场动量。
2007-09-12 gr-qc
Bouncing pre-big bang on the brane
在一个引力膜世界的背景下，得到了一个规则的弹跳宇宙。标度因子在爱因斯坦和弦框架中都开始于收缩的暴胀阶段，然后经历反弹（由于与体外尔张量的相互作用），随后进入减速膨胀时代。这种优雅的出口是在低曲率和低耦合下获得的，并且不违反能量条件。
2003-08-02 gr-qc hep-th
Transcending Big Bang in Loop Quantum Cosmology: Recent Advances
我们讨论的方式非微扰量子化的宇宙时空在圈量子宇宙学提供的普朗克尺度的物理和大爆炸奇点的分辨率的见解。近年来，对量子理论的数学和物理方面的严格检查已经导致了一致的量子化，它是一致的和物理上可行的，并且一些早期的想法已经被排除。后者包括所谓的“物理效应”，其产生原因是对平面模型中的反比例因子进行了修改。奇异性解析被理解为起源于量子理论中曲率的非局部性质和底层的聚合物表示。使用一个完全可解的模型已经获得了各种见解。该模型预测的物理希尔伯特空间中的状态和能量密度运营商的频谱的上确界反弹的一般发生。它还提供了波动增长的答案，表明半古典性在反弹过程中被保持到了惊人的程度。
2009-01-09 gr-qc
Role of Extended Gravity Theory in Matter Bounce Dynamics
本文在$f(R,T)$引力框架下研究了一些弹跳宇宙学。弹跳的情形已经被公式化以避免大爆炸奇点。研究了其物理和几何参数。研究了扩展引力理论对模型动力学参数的影响。结果表明，$f(R,T)$引力参数对宇宙动力学有重要影响。我们还通过计算宇宙学系数和$Om(z)$参数对模型进行了检验。一个标量场重建的弹跳的情况下也进行。在线性、齐次和各向同性扰动下检验了模型的稳定性。
2022-01-11 gr-qc hep-th
Cosmological perturbations in bouncing cosmologies and the case of the Pre-Big Bang scenario
前大爆炸宇宙学启发了几代宇宙学家，他们试图用弦论提出的基本长度尺度来治愈最初的大爆炸奇点。在视界和曲率问题的解决方案中，存在一个曲率增加的坍缩/暴胀阶段，然后是宇宙反弹，作为标准暴胀的替代方案。然而，几乎尺度不变的扰动谱的产生并不是对这种情况的自动预测。在本文中，我回顾了一些一般性的声明，在弹跳宇宙学和一些历史上重要的尝试，以调和预测的光谱与观测的扰动的演变。弹跳宇宙学，特别是大爆炸前的宇宙学，虽然更复杂，但仍然是暴胀的可行替代方案，可能有助于解决当前的理论和观测紧张局势。
2022-07-13 gr-qc hep-th
A Class of LQC--inspired Models for Homogeneous, Anisotropic Cosmology in Higher Dimensional Early Universe
圈量子宇宙学对（3 + 1）维均匀各向异性宇宙的动力学进行了修正，从而使它在过去一般是一个大反弹而不是一个大爆炸奇点。这种改进的动力学可以很好地描述了有效的运动方程。我们根据经验将这些有效的运动方程推广到（d + 1）维。广义方程涉及两个功能，可以被认为是一类LQC -启发模型（d + 1）维早期宇宙宇宙学。作为一种特殊情况，我们现在可以得到一个既没有大爆炸奇点也没有大反弹的宇宙，但它在过去渐近地接近一个“哈格多恩样”相，在那里它的密度和体积保持不变。在一些特殊情况下，我们也得到了显式解。
2016-10-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dynamical homogenization in effective loop quantum cosmology
本文研究圈量子引力有效动力学在Lemaître-Tolman-Bondi时空中的均匀化现象，发现反弹后小区域可迅速均匀化，并在暴胀后达到宇宙尺度且扰动幅度与观测相容。
2025-03-11 astro-ph.CO gr-qc
Effects of the ekpyrotic mechanism on inflationary phase in loop quantum cosmologies
Baylor University（贝勒大学）
研究在圈量子宇宙学框架下，ekpyrotic机制如何通过标量场有效状态方程大于1来控制收缩相中的剪切，并确保暴胀阶段足够长以解决宇宙学问题。
2026-05-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Loop quantum cosmology, non-Gaussianity, and CMB power asymmetry
我们认为，在宇宙微波背景（CMB）中观察到的异常功率不对称性可能起源于暴胀之前的宇宙反弹。在圈量子宇宙学（LQC）中，大爆炸奇点一般被量子引力效应引起的反弹所取代。我们计算了暴胀非高斯性的光谱，并表明可观测尺度与较长（超视界）波长模式之间的强相关性是由于LQC反弹中扰动的演化而产生的。这些相关性是强烈的尺度依赖性，并诱导偶极占主导地位的调制在大角度尺度的CMB，与观测一致。
2015-07-16 astro-ph.CO gr-qc
Quantum bounce and cosmic recall
圈量子宇宙学预言，在简单的模型中，经典广义相对论的大爆炸奇点被量子反弹所取代。由于反弹附近的极端物理条件，一个自然的问题是，宇宙是否可以保留，反弹后，关于前一个时代的记忆。更确切地说，宇宙在通过反弹而统一地演化之后，是否保留了状态的各种属性，或者它是否像最近提出的那样患有某种宇宙健忘症？在这里，我们表明，这个问题至少可以在一个精确可解的模型中得到明确的回答，该模型是从圈量子宇宙学的一个小的简化推导出来的，对于这个模型，量子理论有完全的分析控制。我们表明，如果存在一个半经典状态在后期的一侧，周围的一对正则共轭变量达到峰值，那么有很强的边界上的波动反弹的另一边，这意味着半经典。对于这样一个增长到1兆秒差距大小的模型宇宙，在后期，在反弹过程中，模型的唯一非平凡可观测的相对涨落的变化小于$10^{-56}$（对于增长更大的宇宙变得更小）。宇宙保持着（几乎）完全的回忆。
2008-03-27 gr-qc hep-th
Big bounce from spin and torsion
爱因斯坦-嘉当-夏玛-基布尔引力理论自然地扩展了广义相对论，以解释物质的内在自旋。由狄拉克场的自旋产生的时空扭曲，在极高密度的费米子物质中引起引力排斥，并阻止奇点的形成。因此，当能量密度$ε\propto gT^4$在$n^2/m_\textrm{Pl}^2$（自然单位）的量级时，大爆炸被反弹所取代，其中$n\propto gT^3$是费米子数密度，$g$是热自由度的数量。如果早期宇宙只包含已知的标准模型粒子（$g\approx 100$），那么大反弹时的能量密度大约是普朗克能量的15倍。宇宙的最小比例因子（在反弹时）大约是PDMATHAMR的1/2，小于它的当前值，给出$\approx 50 \mum$。如果在早期宇宙中存在更多的费米子，那么自旋-扭转耦合会导致较低能量和较大尺度因子的反弹。最近对来自伽马射线暴的高能光子的观测表明，即使在普朗克长度以下的尺度上，时空也可能表现出经典的行为，这支持了大反弹的经典自旋扭转机制。这样的经典反弹阻止了收缩宇宙中的物质达到可能发生量子反弹的条件。
2012-08-30 astro-ph.CO gr-qc
Friedmann equations and cosmic bounce in a modified cosmological scenario
本文基于时空热力学的量子引力现象学模型，推导出修正的 Raychaudhuri 和 Friedmann 方程，证明了早期宇宙的演化通过规则反弹取代了大爆炸奇点。
2023-09-11 gr-qc hep-th
The cosmological BCS mechanism and the Big Bang Singularity
我们提供了一种新的机制，解决了大爆炸奇点存在于FRW时空，而不需要鬼场。基于在广义相对论中费米子协变耦合时产生的四费米子相互作用的事实，我们表明，在早期，标度因子的减小增强了费米子对之间的相关性。这种增强导致了费米子的BCS状凝聚，并打开了一个动态驱动哈勃参数$H$为零的间隙，并导致非奇异反弹，至少在某些特殊情况下。
2009-07-31 astro-ph cond-mat.supr-con gr-qc
Non-adiabatic Evolution of Primordial Perturbations and non-Gaussinity in Hybrid Approach of Loop Quantum Cosmology
虽然圈量子宇宙学（LQC）预言了Friedmann-Robertson-Walker（FRW）时空在标准慢卷暴胀之前的背景演化的稳健量子反弹，从而解决了大爆炸奇点，但对于宇宙学扰动有几种不同的量子化过程，例如，{ \em变形代数，穿着度规和混合量子化}。本文用混合方法研究了原始微扰的量子反弹效应。这种方法的主要差异是在量子反弹的有效正质量的背景，这是占主导地位的动能的暴胀子场在反弹的演化，而这个质量总是非正的穿着度规的方法。正是这种有效质量的正性，在量子反弹的初始时刻违反了原始微扰的绝热演化。在假设背景的演化受暴胀子在反弹时的动能支配的情况下，我们发现标量和张量扰动的有效势都可以用Pöschl-Teller（PT）势很好地近似描述，这使我们能够找到扰动的解析解，从这些解析表达式中，我们可以详细地研究原始微扰的非绝热演化。特别是，我们推导出它们的量子反弹效应，并研究它们的观测约束。此外，还探讨了量子反弹效应对非高斯性的影响及其对解释CMB中观测到的功率不对称性的意义。
2018-11-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Observational hints on the Big Bounce
在本文中，我们研究可能的观测后果的反弹宇宙学。我们考虑一个模型，其中一个阶段的通货膨胀之前的宇宙反弹。虽然我们在本文中只考虑了反弹是由于圈量子引力，但这里给出的大多数结果可以应用于不同的反弹宇宙学。我们集中讨论的情况下，标量场，作为宇宙的收缩的结果，是从底部的势阱。场被放大，最终实现标准慢卷暴胀的阶段。这样的演化通过大尺度上的额外振荡和阻尼来修改标准暴胀扰动谱。我们从宇宙微波背景辐射的观测中提取了模型的参数。特别地，暴胀子质量的值等于$m=(2.6 \pm 0.6) \cdot 10^{13}$ GeV。在我们的考虑中，我们以WMAP卫星七年的观测为基础。我们提出了新的观测一致性检查阶段的缓慢滚动的通货膨胀。我们调查的条件，必须满足，使大反弹效应的观察成为可能。我们将它们转化为对模型参数的要求，然后将观测约束放在模型上。基于圈量子宇宙学中通常的假设，从宇宙学观测中证明了Barbero-Immirzi参数受$γ<1100$的约束.我们已经比较了大反弹模型与标准的大爆炸场景，并表明目前的观测数据是不够的信息来区分这些模型。
2010-05-05 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Quantum Nature of the Big Bang
在具有标量场的均匀各向同性模型的背景下，解决了关于大爆炸的量子性质的一些长期存在的问题。具体地说，在圈量子宇宙学中大爆炸奇异性的解决方面，已有的结果得到了如下的推广：（1）证明了标量场是一个内部时钟，从而提供了“涌现时间”概念的具体实现;（2）严格地构造了物理希尔伯特空间、狄拉克观测量和半经典态;（3）数值求解哈密顿约束，表明大爆炸被大反弹所取代。由于非微扰，背景独立的方法，与其他方法不同，量子演化是确定性的整个深普朗克制度。
2006-04-06 astro-ph gr-qc hep-th
