Emergence of Fluctuations from a Tachyonic Big Bang
最近有人推测，坍缩宇宙的最终状态是一个超光速大坍缩。这一过程的时间逆转将是一个膨胀的宇宙从超光速大爆炸中出现。在这个框架下，我们研究宇宙学涨落的出现。特别地，我们比较了在快子相的末端的扰动的幅度与假设通常的真空初始条件下得到的结果。我们发现宇宙学涨落出现在热态。我们评论的关系，反普朗克问题的暴胀宇宙学。
2007-08-19 astro-ph gr-qc hep-ph
Non-minimally coupled varying constants quantum cosmologies
我们考虑具有变化的光速和变化的引力常量的引力理论。这两个常数都用非最小耦合的标量场表示。我们研究了在近曲率奇点制度的宇宙学演化。我们发现，在曲率奇点处，光速趋于无穷大，而引力常量为零。这对应于牛顿力学极限，由布朗斯坦-泽尔马诺夫-奥肯立方体的一个顶点表示。宇宙学演化包括大爆炸前和大爆炸后两个阶段，这两个阶段被曲率奇异性所分隔。我们还研究了所考虑的理论的量子对应物，并找到了宇宙从坍缩的大爆炸前阶段到膨胀的大爆炸后阶段的过渡概率。
2015-03-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Induced Matter Theory of gravity from a Weitzenböck 5D vacuum and pre-big bang collapse of the universe
我们通过使用5D弯曲时空上的连接的Weitzenböck表示，将引力的诱导物质理论（IMT）扩展到5D弯曲时空。在这个表示中，5D曲率张量变为零，因此我们可以在额外的非紧坐标上做一个静态叶理，从而在Weitzenböck表示中导出爱因斯坦方程。一旦我们这样做了，我们就可以在列维-奇维塔表示中重写有效的4D爱因斯坦方程。IMT的推广为这一理论的可能应用打开了一扇巨大的窗户。作为一个例子，探讨前大爆炸崩溃的情况。
2013-02-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A Kaluza--Klein-like model of the gauge theory of gravity and its cosmological meaning
从与引力场规范不变表达式有关的几何出发，构造了de Sitter引力规范理论的一个新的类Kaluza-Klein（KK-like）模型.当自旋张量等于零时，该模型简化为具有宇宙学常数λ的广义相对论。此外，在R-2 λ + β S ^{abc} S_{abc}模型中，β是无量纲参数，S_{abc}表示挠率，类KK模型是唯一能避免充满自旋流体的Robertson-Walker宇宙的大爆炸奇异性的模型.
2014-08-20 gr-qc
The Inverted Big-Bang
我们的宇宙似乎不是凭空产生的，而是从一个奇怪的时空尘埃中产生的。量子几何（圈量子引力）使我们有可能避免我们宇宙的不祥开端，它具有物理上不现实的（即无限的）曲率，极端的温度和能量密度。这可能是对大爆炸的长期追求的解释，甚至可能打开了一扇通往大爆炸之前的时间的窗户：空间本身可能来自早期坍缩的宇宙，它由内而外或反转并开始再次膨胀。- 关键词：圈量子宇宙学，惠勒-德威特方程，奇点，阿沛·阿什特卡，马丁·博约瓦尔德。
2004-07-14 gr-qc hep-th physics.pop-ph
Cosmological Perturbations in the 5D Holographic Big Bang Model
5D全息大爆炸（英语：5D Holographic Big Bang）是一个新的模型，描述早期宇宙从5D坍缩恒星（一个明显的白洞）中出现，在Dvali-Gabadadze-Porrati（DGP）宇宙学的背景下。该模型没有大爆炸奇点，但可以解决传统上在暴胀宇宙学中解决的宇宙学难题。在本文中，我们计算了由于薄大气吸积到我们的3-膜的影响，宇宙学曲率扰动的精确功率谱。光谱在小尺度上是尺度不变的，在中等尺度上是红色的，但在大于大气高度的尺度上变成蓝色。虽然这种行为与原始标量功率谱的非参数测量大致一致，但相对于简单的幂律（在2.7 $σ$水平），它稍微不利。此外，我们发现，我们的3-膜的最佳拟合成核温度是至少3个数量级大于5D普朗克质量，这表明在5D量子引力阶段的起源。
2017-03-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Structure of the Big Bang from Higher-Dimensional Embeddings
我们给出嵌入的空间平坦的弗里德曼-罗伯逊-沃克宇宙模型的爱因斯坦理论中的类型在卡鲁扎-克莱因理论中使用的平坦流形的关系。我们提出嵌入图，描绘不同的四维宇宙作为超曲面在一个更高的维度平坦的流形。超曲面的形态取决于物质的状态方程。超曲面具有无限接近$t = 0^+$ 3-曲面的线状曲率奇异性，其中$t$是大爆炸后的时间。我们发现在任何超曲面上的类时同动测地线族在奇异线上有一个焦散线，我们得出结论，这是类点大爆炸的5D位置。
2002-02-04 gr-qc
Quantum Perfect-Fluid Kaluza-Klein Cosmology
本文利用Schutz变分方法对1+d+D维Kaluza-Klein时空中任意正压状态方程$p= n ρ$的理想流体宇宙进行量子化.我们在数学上努力解决两种情况下的问题。对于刚性流体$n=1$的第一种情况，当$d$空间是平坦的时，我们精确地求解Wheeler-DeWitt方程。在解的叠加之后，我们分析了最后一级波包函数的Bohmian轨迹，并证明了平坦的$d$空间和紧致的$D$空间最终将演化为有限尺度函数.对于$n \approx 1$的第二种情况，我们使用Wheeler-DeWitt方程中的近似波函数来找到最后一级波包函数的解析形式。通过对Bohmian轨线的分析，我们证明了平坦的$d$空间将永远膨胀，而收缩的$D$空间的标度函数在有限时间内不会为零.我们的研究表明，量子理想流体宇宙学中的量子效应可以防止Kaluza-Klein理论中的超紧$D$空间坍缩成奇点，或者使超紧维的“末日裂缝”奇点发生在$t=\infty$ .
2007-09-03 gr-qc hep-th
Loop Quantum Kaluza-Klein Cosmology and Inflation
Yunnan Normal University（云南师范大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）；South China University of Technology（华南理工大学）
基于完整理论的联络形式对称约化，分析五维圈量子卡鲁扎-克莱因宇宙学，推导有效标量约束，并研究真空、最小耦合标量场和尘埃三种有效场景，发现量子修正可自然解决大爆炸和未来大撕裂奇点，且可见宇宙经历超暴胀阶段，通过适当初始条件可实现55个e-fold，而次领头阶量子涨落项导致可见维度充分暴胀并在大尺度上出现再收缩行为。
2026-10-16 gr-qc
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
Formation of Five-Dimensional String Solutions from the Gravitational Collapse
我们研究了五维弦解的形成，包括Gregory-Laflamme（GL）黑弦，Kaluza-Klein（KK）泡，以及引力坍缩中的裸奇点几何。五维爱因斯坦方程的内部解描述了坍缩的各向异性物质云。结果表明，物质云总是形成GL黑弦解，而不能形成KK泡解。数值研究表明，坍缩的物质形成了具有类时裸曲率奇点的几何，但在强曲率区，广义相对论并不可靠，应谨慎对待.
2007-06-14 gr-qc hep-th
Gravitational Imprints from Heavy Kaluza-Klein Resonances
本文系统地研究了具有类幂行为标量势的五维弯曲模型中辐射场的全息相变。我们认为卡鲁扎-克莱因（KK）共振质量$m_{\rm KK}$在TeV尺度或以上。利用超势形式考虑了辐射场对引力度规的反作用。禁闭/解除禁闭一级相变导致引力波随机背景，该背景主要依赖于对偶理论中的尺度$m_{\rm KK}$和颜色数$N$.其功率谱的峰值频率取决于电弱扇区所需的调谐量。事实证明，现在和即将到来的引力波观测站可以探测KK共振非常重的情况。目前的aLIGO数据已经排除了质量在$m_{\rm KK}\sim(1 - 10) \times 10^5$ TeV区间的矢量玻色子KK共振。未来的引力实验将对质量为$m_{\rm KK}\lesssim 10^5$ TeV（LISA）、$10^8$ TeV（aLIGO Design）和$10^9$ TeV（ET）的共振敏感。最后，我们还发现，在频谱上的大爆炸核合成的约束变成了一个较低的约束的成核温度为$T_n \gtrsim 10^{-4}\sqrt{N} \,m_{\rm KK}$。
2020-09-10 gr-qc hep-ph hep-th
Controlling Chaos through Compactification in Cosmological Models with a Collapsing Phase
我们考虑了宇宙收缩过程中额外维度紧化对经典混沌“Mixmaster”行为的影响。假设一个宇宙，是很好地近似为一个四维弗里德曼-罗伯逊-沃克模型（与可忽略的卡鲁扎-克莱因激发）的收缩阶段开始时，我们确定紧化，允许一个平滑的收缩和延迟混沌的开始，直到任意关闭大紧缩。这些紧化由紧化流形的de Rham上同调（Betti数）和Killing向量定义。我们发现，紧化控制真空爱因斯坦引力混沌，以及在弦论与N = 1的超对称性和M-理论。在以这种方式控制混沌的模型中，宇宙可以保持均匀和平坦，直到它进入量子引力状态。在这一点上，导致混沌行为的经典方程不再可信，而量子效应可能允许平滑地接近大挤压并过渡到随后的膨胀阶段。我们的结果可能有助于构造具有收缩相的宇宙学模型，如ekpyrotic/cyclic和pre-big bang模型。
2005-09-06 astro-ph gr-qc hep-th
A regime of linear stability for the Einstein-scalar field system with applications to nonlinear Big Bang formation
我们线性化的爱因斯坦-标量场方程，表示相对于恒定中曲率（CMC）传输的空间坐标规范，周围的成员著名的家庭Kasner解决方案$(0,\infty) \times \mathbb{T}^3$。卡斯纳解模拟了一个空间均匀的标量场在一个（典型的）空间各向异性时空中的演化，这个时空向未来扩展，并且在$\lbrace t = 0 \rbrace$有一个“大爆炸”奇点。我们将线性化系统的初始数据沿$\lbrace t = 1 \rbrace \simeq \mathbb{T}^3$放置，并研究线性解在$t \downarrow 0$坍缩方向上的行为。我们的第一个主要结果是证明了线性解的近似$L^2$单调性恒等式。使用它，我们证明了一个线性稳定性的结果，持有时，背景Kasner解决方案是足够接近的Friedmann-Lematre-Robertson-Walker（FLRW）解决方案。特别是，我们表明，作为$t \downarrow 0$，各种时间重新缩放组件的线性解收敛到沿$\lbrace t = 0 \rbrace$定义的正则函数。此外，我们激励的首选方向的近似单调性表明，CMC运输的空间坐标规范可以被看作是一个限制版本的一个家庭的抛物线规范的推移变量;近似单调性的身份和相应的线性稳定性的结果也保持在抛物线规范，但相应的抛物偏微分方程是局部适定的方向$t \downarrow 0$。最后，基…
2018-04-18 gr-qc math.AP
M Theory Model of a Big Crunch/Big Bang Transition
我们考虑这样一幅图，其中从大坍缩到大爆炸的过渡对应于两个空的轨道折叠平面在局部平坦的背景时空中以恒定的非相对论速度相互接近的碰撞，这种情况与最近提出的宇宙学模型有关。我们发现，$p$ -膜态的额外的维周围的风传播顺利，明确跨越orbifold平面碰撞。特别是，我们计算的量子力学生产的缠绕M2-膜从一个orbifold延伸到其他。我们发现，由此产生的密度是有限的，由此产生的引力反作用是小的。这些缠绕态，包括弦论引力子，可以通过膜张力的微扰展开而平滑地传播，从弦论的观点来看，这种展开是$α'$的{ \it逆}幂的展开。我们认为，相互作用应该表现良好，因为字符串耦合趋于零的关键。大质量卡鲁扎-克莱因态的产生也应该在小碰撞速度下被指数抑制。我们将这种良好的行为与以前在洛伦兹轨道中弦的研究中发现的行为进行了对比。
2004-08-10 astro-ph gr-qc hep-th
Effective Dynamics of Loop Quantum Kaluza-Klein Cosmology
School of Physics and Astronomy, Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Ministry of Education), Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院，多尺度自旋物理教育部重点实验室）；School of Physics and Optoelectronics, South China University of Technology（华南理工大学物理与光电学院）
该研究通过量子修正避免经典宇宙奇点，揭示了额外维度与量子效应共同驱动的宇宙膨胀与暗能量起源
2026-02-19 gr-qc
Non-linear vector perturbations in a contracting universe
一些标量场模型被提出来作为标准暴胀理论的替代方案，它们涉及到宇宙当前膨胀阶段之前的收缩阶段。关于这种模型的一个重要问题是，是否存在可能将它们与纯粹的膨胀宇宙学区分开来的效应。矢量扰动最近被认为是在这方面。在一阶时，这样的扰动不被标量场支持。在本文中，因此，我们考虑二阶向量扰动。我们证明了这种扰动是由一阶标量模-模耦合产生的，并给出了它们的显式表达式。我们比较了坍缩模型中产生的向量扰动的大小与暴胀过程中产生的相应振幅，使用了一些合适的幂律解来模拟暴胀和坍缩场景。我们的结论是，这些扰动的幅度的比率取决于坍缩的情况下，以及如何恢复热大爆炸的细节，但在某些情况下可能是大的，随着坍缩的持续时间的增长。
2007-02-12 astro-ph gr-qc hep-th
Universe Explosions
提出了一个量子大坍缩到大爆炸跃迁的方案。我们首先阐明这种转变和黑洞蒸发的最后阶段之间的相似之处。黑洞和宇宙被认为是量子态。强调了外部观测者对于理解大坍缩到大爆炸转变的重要性。然后，依靠黑洞和宇宙之间的相似性，我们提出，过渡应该被描述为一个爆炸，连接收缩阶段的膨胀。爆炸发生在熵边界饱和时，或者当状态不再是半经典（Meta）稳定时。我们讨论我们的方案在三个例子：坍缩的尘埃，一个膜宇宙落入反德西特空间的大体积黑洞，和一个收缩的宇宙充满了一个负的宇宙学常数和少量的物质。我们简要地讨论了晚时间观测，可能携带一些信息的宇宙状态之前的过渡。
2012-09-24 gr-qc hep-th
Graviton Spectra in String Cosmology
我们建议通过寻找遗迹引力子谱中的一个显著峰来揭示原始宇宙中弦时代的特征。在我们的特定模型中，这一特征终止了PDMATHAMM的增加，并引发了$ω^{-7}$的减少，它是在迄今为止被忽视的收缩通缩时代（或大爆炸前）和膨胀通胀时代（或大爆炸后）之间的标度因子的反弹过程中引起的。我们评估分析和数值的频率和强度的峰值，我们表明，他们可能会落入新一代干涉检测器的领域。峰值的存在与正则宇宙学中通常单调（增加或减少）的引力子谱不同;因此，它的检测将为弦宇宙学提供强有力的支持。
1996-08-02 gr-qc
Combined variable field theory in FLRW cosmology
本文通过对FLRW重力模型的分析，研究了文献[1]中提出的\textit{combined variable field theory}的结果。这表明$Φ_{q \rightarrow 0} \rightarrow \infty$是组合变场论中的大爆炸。宇宙的性质取决于理论中出现的新参数$k$。扁平宇宙有两个不相连的分支，即膨胀宇宙和坍缩宇宙。封闭宇宙的组合变量场一般是复杂的。而开放宇宙理论必然是自耦合组合变量场论。但在大的$r$极限下，它就退化为扁平宇宙理论。经典大爆炸的解析是量子化程序的结果。量子理论预言宇宙的大小在开始时是非零的。在没有标量场耦合的情况下，组合变量场量子被解释为空间量子。这个组合的可变场量子的能谱随时间而变化。
2018-05-11 gr-qc
Stable Big Bang Formation in Near-FLRW Solutions to the Einstein-Scalar Field and Einstein-Stiff Fluid Systems
我们证明了一个稳定的奇点形成的结果，爱因斯坦标量场和爱因斯坦刚性流体系统的解决方案。我们的研究结果适用于小扰动的空间平坦的FLRW解决方案与拓扑$(0,\infty) \times \mathbb{T}^3.$ FLRW解决方案模型的空间均匀标量场/刚性流体在时空中的发展，扩大到未来，并有一个“大爆炸”奇点在$\lbrace 0 \rbrace \times \mathbb{T}^3,$，它的曲率爆炸。我们把数据放在一个Cauchy超曲面$Σ_1'$上，它与在$\lbrace 1 \rbrace \times \mathbb{T}^3.$上导出的FLRW数据很接近。我们研究了扰动解在坍缩方向上的性质，证明了它的基本性质与FLRW解的性质非常相似。特别是，我们构建了恒定的中曲率传输的空间坐标的扰动解决方案，涵盖$(t,x) \in (0,1] \times \mathbb{T}^3$和显示，它也有一个大爆炸在$\lbrace 0 \rbrace \times \mathbb{T}^3,$，它的曲率爆炸。这一爆炸证实了彭罗斯关于近FLRW解决方案“过去一半”的强宇宙审查假设。证明的最困难的方面是显示解决方案存在的$(t,x) \in (0,1] \times \mathbb{T}^3,$，并为此，我们得到的能量估计，允许轻度爆破为$t \downarrow 0.$关闭这些估计，我们使用…
2014-07-23 gr-qc math.AP
Cosmology with torsion: An alternative to cosmic inflation
我们提出了一个简单的方案，解释了为什么我们的宇宙在空间上是平坦的，均匀的和各向同性的。我们使用Einstein-Cartan-Kibble-Sciama（ECKS）引力理论，它自然地扩展了广义相对论，使之包括物质的自旋。时空的扭曲在充满夸克和轻子的早期宇宙中产生引力排斥，阻止了宇宙学奇点：宇宙从最小但有限半径的状态膨胀。我们表明，封闭宇宙的动力学紧接着这个状态自然解决了宇宙学中的平坦性和视界问题，因为一个非常小的和负的扭转密度参数，$Ω_S \approx -10^{-69}$。因此，ECKS引力为标准宇宙暴胀的推测机制提供了一个令人信服的替代方案。这种情况也表明，我们的宇宙在最小半径反弹之前的收缩可能对应于另一个宇宙中存在的坍缩黑洞内物质的动力学，这可以解释大爆炸的起源。
2010-11-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
On the past maximal development of near-FLRW data for the Einstein scalar-field Vlasov system
本文证明近FLRW数据的爱因斯坦标量场Vlasov系统在坍缩方向存在稳定的宇宙大爆炸形成，是首个无对称性假设的Vlasov物质坍缩稳定性结果，并分析了Vlasov分布与能量-动量张量的渐近行为。
2025-05-26 gr-qc math-ph math.AP
Global structure and physical interpretation of the Fonarev solution for a scalar field with exponential potential
本文讨论了Fonarev关于具有指数势的标量场的动力学非齐次球对称解的物理解释。除了势中的陡度参数$λ$之外，在解中存在单个参数$w$，如果其非零，则可以将其设置为$\pm1$。这个时空是共形静态的、渐近平坦的弗里德曼-罗伯逊-沃克时空。该解归结为$w=0$的Friedmann-Robertson-Walker解。有两个曲率奇点，其中一个是类时中心奇点，另一个是大爆炸或大挤压型奇点。依赖于这些参数，时空在坍缩的情况下可以拥有一个未来的外俘获视界。则该解表示一个Hayward意义下的动态黑洞，尽管中心有一个局部裸奇点，没有黑洞事件视界。这证明了用俘获视界来定义黑洞的局部定义的一个弱点。
2007-04-24 gr-qc hep-th
Universe in a black hole in Einstein$-$Cartan gravity
University of New Haven（新哈文大学）
本文提出在爱因斯坦-嘉当引力中，黑洞内物质反弹形成新宇宙，并通过量子粒子产生解释暴涨和再加热。
2026-05-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Precision gravity constraints on large dark sectors
本文通过高精度引力实验约束大暗部门的规模和结构，揭示了暗部门与引力耦合的关系及对牛顿定律修正的影响。
2025-12-16 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
