Loop quantum cosmology and inhomogeneities
不均匀性引入循环量子宇宙学使用规则的晶格状态，与运动学舞台类似，在均匀模型考虑较早。该框架的目的是封装的背景独立量子化的设置访问明确的计算扰动的宇宙学背景的关键特征。它在这里仅用于定性分析，但可以通过更详细的输入进行扩展。因此，人们可以看到，从非齐次的观点来看，齐次模型中出现的几个参数是如何出现的。在某些情况下，他们的身体角色变得更加清晰，通常通过提供替代的身体角色，使以前不自然的价值选择看起来更自然。这也说明了在量子水平上对称性约化的一般性质和不均匀性所起的作用。此外，这些结构为引力子和其他度规模在离散理论中作为集体激发提供了一幅图景，并导致了大宇宙中量子引力修正的可能性。
2006-09-08 gr-qc
Remarks on overestimating the effects of inhomogeneities on the Hubble constant
本文使用光度距离-红移关系和 adhesion model 研究了结构形成的小尺度不均匀性对哈勃常数测量的影响，指出不当处理不均匀性会导致与哈勃张力相当的偏差，强调了采用适当结构形成模型的重要性。
2025-01-31 astro-ph.CO gr-qc
Exact nonlinear inhomogeneities in $Λ$CDM cosmology
在星系巡天和其他观测达到前所未有的天空覆盖率和精度的时候，研究广义相对论非线性动力学对结构生长和观测的影响似乎是及时的。解析非均匀宇宙学模型是在简化的背景下研究和理解这些效应的不可或缺的方法。在本文中，我们开发了精确的非均匀解的广义相对论与无压物质（尘埃，描述冷暗物质）和宇宙学常数$Λ$，它可以用来模拟一个任意的初始物质分布沿一条视线。特别地，我们考虑了具有$Λ$的第二类Szekeres模型，并将其动力学分解为平坦的$Λ$ CDM背景和精确的非线性不均匀性，得到了几个新的结果。一个单一的度量函数$Z$描述了与背景的偏差。我们表明，$F$，时间依赖的部分$Z$，满足熟悉的线性微分方程的$δ$，一阶密度扰动的尘埃，通常的增长和衰减模式。在小扰动的极限下，$δ\approx F$如预期的那样，以及不均匀性的增长与标准扰动理论完全一致。我们提供了精确的非线性$δ$和我们的模型中的增长因子的解析表达式。对于过密度的情况下，我们发现，根据初始条件，增长模式可能会或可能不会导致一个煎饼奇点，类似于泽尔多维奇煎饼。这与$Λ=0$纯爱因斯坦-德-西特背景形成对比，其中，在共动（拉格朗日）坐标中的任何给定点处，煎饼总是会发生。
2011-06-23 astro-ph.CO gr-qc
Hamilton-Jacobi approach to pre-big bang cosmology and the problem of initial conditions
弦宇宙学的Hamilton-Jacobi方程是用梯度展开法求解的。零阶解取为标准的前大爆炸模型，二阶解取为介子和三度规。它表明，由种子度量的不均匀性产生的校正在奇点附近被抑制，并且向渐近过去增长，但是由非均匀性产生的校正在奇点附近增长，并且在过去被抑制。讨论了初始度规不均匀性对大爆炸前超暴胀的可能影响。
2001-07-10 gr-qc
Quantum Inhomogeneities in String Cosmology
在两个特定的弦宇宙学的情况下-在不同的方式前和后大爆炸阶段加入-我们计算的大小和光谱斜率的各种类型的宇宙放大量子波动，出现在一般的紧化杂合弦论。通过进一步施加这些扰动成为辐射时代开始时的主要能量来源，我们得到的背景的模量的物理界限，并讨论了条件下产生的（准）尺度不变的谱轴扰动和足够大的种子的银河磁场。我们还指出了一个潜在的问题，实现出口的辐射时代时，弦耦合是接近其目前的价值。
1997-10-24 gr-qc hep-th
Evolution of Scale-invariant Inhomogeneities in Standard Cosmology
结果表明，在开放的弗里德曼宇宙中，密度涨落服从标度律。在平坦的宇宙中，涨落不是尺度不变的。我们计算了平坦、开放和暴胀宇宙中绝热尺度不变密度涨落的增长率。我们发现，在足够长的时间内，密度扰动在爱因斯坦-德-西特宇宙中衰减。相反，密度不稳定性的快速增长使开放宇宙在与我们宇宙年龄相当的时间尺度上变得不均匀。我们还发现，在平坦的暴胀宇宙中，涨落呈指数增长。
1997-11-14 astro-ph gr-qc hep-th
Classical Inhomogeneities in String Cosmology
我们推广了以前的工作，包括非平凡的模和反引力张量/轴子场的影响，非均匀的前大爆炸宇宙学。一般的准齐次渐近解--作为一个接近大爆炸奇点从微扰的初始数据-给出了其有效性的范围进行了讨论，使我们能够给出一个一般的定量估计的数额的通货膨胀期间获得的微扰前大爆炸时代。确定早期的“吸引子”的一般前大爆炸宇宙学的问题也得到了解决，并提出了一个有动机的猜想。我们还讨论了S-对偶相关的解决方案的功能，并推测的方式渐近T-对偶对称性可能会对模空间作为一个接近大爆炸。
1997-07-24 gr-qc hep-th
Is there proof that backreaction of inhomogeneities is irrelevant in cosmology?
在许多论文中，格林和沃尔德认为，标准的FLRW模型在所有尺度上都非常接近我们的宇宙，除了接近强场天体。特别是，他们认为不均匀性对宇宙平均性质的影响（反向反应）是无关紧要的。我们表明，后者的要求是无效的。具体地说，我们证明，参考他们最近的评论文章，（i）他们的二维例子用于说明拟合问题不同于实际问题的重要方面，它假设了什么是要证明的：（ii）证明的无痕迹性质的反反应是非物理的，它的定理未能成为一个数学上的一般陈述;（iii）该计划的基础上的无迹定理不涉及平均，因此不捕捉关键的非局部效应;（iv）他们的论点是在很大程度上坐标依赖，（v）他们的许多批评的backreaction框架不适用于这些框架的定义。因此，认为格林和瓦尔德已经证明了宇宙学中关于逆反应的基本物理问题的一般性结果是不正确的。
2015-10-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Inhomogeneities in Newtonian Cosmology and its Backreaction to the Evolution of the Universe
我们研究了宇宙密度分布不均匀性的影响。我们提出了一个新的拉格朗日微扰理论与反作用的不均匀性。非均匀性影响局部区域的膨胀率和自身的增长率。我们数值分析了一个一维平面对称模型，并计算了几个观测变量的概率分布函数（PDF），以讨论这些统计特性。我们发现两两奇异速度的概率密度函数与传统的拉格朗日方法有很大的不同，即即使在一维平面对称情况下，概率密度函数在相对速度较小的区域内也接近于指数形式，这与N体模拟的结果一致.
2001-09-27 astro-ph gr-qc
Cosmological Inhomogeneities with Bose-Einstein Condensate Dark Matter
当暗物质是一个经过玻色-爱因斯坦凝聚的标量场时，我们考虑了宇宙学扰动对暗物质能量密度的增长。我们在牛顿引力和广义相对论的框架内研究这些不均匀性，牛顿引力的计算和结果更加透明。我们采取的方向是推导解析表达式，可以在小压力极限下获得。在整个过程中，我们将我们的结果与标准宇宙学的结果进行比较，其中暗物质被假设为无压的，使用我们的分析表达式来展示精确的差异。我们发现，与标准宇宙学相比，玻色-爱因斯坦凝聚体暗物质导致了一个比例因子，引力势和密度对比度以更快的速度增加。
2012-01-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Onset of inflation in inhomogeneous cosmology
我们研究宇宙初始的不均匀性如何影响封闭宇宙中暴胀的发生。我们考虑了由一个有质量的标量场驱动的混沌暴胀模型。为了构造一个非均匀宇宙模型，我们采用了长波近似（梯度展开法）。我们证明了宇宙进入暴胀阶段的非均匀性条件。
1996-11-20 gr-qc
Inhomogenous loop quantum cosmology with matter
采用混合方法对具有与度规对称性相同的无质量标量场的线极化Gowdy $T^3$模型进行了量子化.齐次几何自由度是圈量子化的，这一事实导致宇宙学奇异性的分辨率，而Fock量子化用于物质和引力不均匀性。由于包含无质量的标量场，这个系统允许我们模拟平坦的Friedmann-Robertson-Walker宇宙学充满了在一个方向上传播的不均匀性。这为研究非均匀性与聚合物均匀各向同性背景之间的量子反作用提供了一个理想的方案。
2013-01-28 gr-qc
Inclusion of matter in inhomogeneous loop quantum cosmology
研究了线极化Gowdy $T^3$模型与具有相同对称性的无质量标量场的混合量子化.为了简单起见，我们将其限制到具有局部旋转对称性的模型。使用这种混合方法，几何的均匀自由度被量化为循环，导致宇宙学奇点的分辨率。一个福克量子化的物质和引力的不均匀性。由于包含无质量的标量场，该系统允许我们建模平坦的Friedmann-Robertson-Walker宇宙学充满了在一个方向上传播的不均匀性，提供了一个完美的场景来研究聚合物均匀和各向同性背景上的量子反反应的不均匀性。
2013-03-04 gr-qc
Hybrid Quantum Gowdy Cosmology: Combining Loop and Fock Quantizations
我们用聚合量子化的方法构造了一个非均匀的宇宙学模型。更明确地说，我们构造定义良好的运营商表示的约束，并找到物理希尔伯特空间形成的解决方案，再现传统的Fock量子化的不均匀性。在此非齐次模型中，初始奇异性以非常简单的方式解决，并且不施加特殊的边界条件，从而确保该解决方案的鲁棒性和通用性。此外，考虑到不均匀性在现代宇宙学中的核心作用，这种量子化构成了从圈量子宇宙学中提取物理结果和后果的一个有充分根据的步骤。
2008-08-27 gr-qc
Precision Cosmology and Hubble tension in the era of LSS surveys
我们提出了一个完全相对论的框架来评估随机不均匀性对哈勃-勒梅特图预测的影响。在这方面，我们与宇宙和谐模型中的光度距离红移关系的波动的内在不确定性与估计宇宙学参数从高红移调查（z = 4）。在这个框架内，根据具体的即将到来的调查，欧几里德深调查和LSST，我们表明，宇宙方差与哈勃常数的测量将不超过0.1 $\%$。由于我们的研究结果，我们推断，深调查将提供一个估计的哈勃常数$H_0$，这将是更精确的比一个从本地来源获得的，至少在有关的随机分布的不均匀性的内在不确定性。
2021-10-31 astro-ph.CO gr-qc
Inhomogeneity effects in Cosmology
这篇文章着眼于如何非均匀时空模型可能是宇宙学的重要。首先，它着眼于如何平均过程可能会影响大尺度动力学，与反作用的影响，导致有效的平均能量动量张量的贡献。其次，它认为如何局部不均匀性可能会影响宇宙学观测宇宙学，可能会显着影响和谐模型参数。第三，它提出了宇宙在哈勃尺度上空间不均匀的可能性，违反哥白尼原理导致宇宙明显加速。这甚至可能消除对暗能量假设的需要。
2011-03-11 astro-ph.CO gr-qc
Inhomogeneities in the Microwave Background Radiation interpreted within the framework of the Quasi-Steady State Cosmology
计算了准稳态宇宙学（QSSC）中微波背景辐射（MBR）温度涨落的角功率谱。本文首先简要描述了QSSC中本底的产生和热化过程。然后，我们讨论一个简单的模型的框架内，由于天体物理学和宇宙学的原因，在背景中的波动的可能来源。功率谱峰在$l \approx 6-10$，180-220和600-900被证明是在这个宇宙学分别与曲率效应在最后一个最小的标度因子，星系团和集团。集群的效果示出有关它们在空间中的分布所示的玩具模型的结构形成的QSSC。我们推导和参数化的角功率谱使用六个参数的温度波动的来源在三个特征尺度。我们能够得到一个令人满意的拟合MBR温度波动谱的观测波段功率估计。此外，“最佳拟合”参数值与预期值范围一致。
2002-11-04 astro-ph gr-qc hep-th
Averaging in Cosmology
在本文中，我们讨论了在微扰环境中，局部不均匀性对近FLRW宇宙全局膨胀的影响。我们从基本假设中推导出度量扰动的一般线性化平均操作，并明确了规范不变性的问题。我们推导出一个规范不变的表达扰动FLRW时空的全球扩张的密度不均匀性的反反应，在可观测的数量，我们定量计算的效果。由于我们没有采用共动规范，我们的结果包含了由于标量速度和涡度扰动对度规的反作用。并与该领域其他作者的结果进行了比较。
1997-11-19 gr-qc
Cosmología Cuántica de Lazos: Anisotropías e Inhomogeneidades
圈量子宇宙学采用了圈量子引力的技术，将从广义相对论中通过对称性约化得到的均匀宇宙模型量子化。作为从圈量子宇宙学中提取现实结果的必要步骤，我们应该考虑包含不均匀性，这在当前宇宙学中起着核心作用。本论文的主要目标就是朝着这个方向发展。为了实现这个目标，我们研究了一个自然的测试平台，将不均匀性纳入圈量子宇宙学：线偏振Gowdy T3模型。该模型可以看作是一个均匀的Bianchi I背景充满了不均匀性在一个方向上传播。我们已经完成了它的量化的混合方法，结合循环量化的均匀部门，在所谓的改进的动态方案，与Fock量化的不均匀性。为了尽可能彻底地进行这种量子化，我们还回顾了平坦FRW宇宙学的（改进的动力学）圈量子化，LQC中的范式模型，以及Bianchi I模型。我们提出了一个新的处方这些模型的哈密顿约束算子，显示更好的功能比以前的建议。特别是，我们得到了更简单的超选择部门与全球性和良好理解的惠勒-德威特限制在大体积制度，这有助于提高我们的理解这些模型的物理希尔伯特空间。
2011-09-26 gr-qc
Hybrid Quantum Cosmology: Combining Loop and Fock Quantizations
作为从圈量子宇宙学中提取现实结果的必要步骤，我们分析了包括不均匀性的物理后果。我们详细地考虑了在真空中具有局部自由度的引力模型的量子化，即具有三环面空间拓扑的线偏振Gowdy宇宙学。我们进行了一个混合量化，结合循环和福克技术。我们讨论了这种混合量子化的主要方面和结果，其中包括宇宙学奇异性的解决方案，内部时间的聚合量子化，量子约束的严格定义和它们的解决方案的建设，物理状态的希尔伯特结构，以及恢复传统的Fock量子化的不均匀性。
2009-07-22 gr-qc
Lightcone Averaging and Precision Cosmology
本论文的第一个目的是填补宇宙学中对过去光锥的描述的不足：观测信号在其上传播的零超曲面。它的第二个目标是评估不均匀性在确定暗能量参数中的重要性，暗能量的真实性质仍然未知，物质结构的影响已被提出作为宇宙学的替代方案。我们首先定义了一个“测地线光锥”规范大大简化了光在宇宙中传播的研究。然后，我们定义了一个规范不变的平均标量在过去的光锥和计算上的光度通量的不均匀性的影响，考虑其功率谱的非线性制度。对通量的影响可以忽略不计，而像光度距离这样的观测量，在扰动的二阶计算，受到的影响要大得多。在发现Ia型超新星（SNe）暗能量的基础上，我们还研究了距离模。该模量的平均值仅受不均匀性的轻微影响，但其方差敏感地取决于它们。这些结果表明，在他们的假设，替代暗能量的结构的影响是不可能的，但在同一时间，强调他们的重要性上的分散的数据在哈勃图。主要的物理效应是SNe的奇异速度和弱透镜效应。我们对色散的预测与迄今为止进行的第一次分析非常一致，以检测超新星Ia数据中的透镜信号，并将在不久的将来进行测试。
2013-09-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Inhomogeneous Loop Quantum Cosmology: Hybrid Quantization of the Gowdy Model
高迪宇宙学提供了一个合适的舞台，以进一步发展圈量子宇宙学，允许存在的不均匀性。对于特定的情况下Gowdy时空的空间拓扑结构的一个三环面和线性极化的引力波的内容，我们详细介绍了一个混合量子理论，我们结合了一个循环量化的自由度参数化的齐次解，这代表比安奇我时空，和一个福克量子化的不均匀性。两种不同的理论构建和比较，对应于两个不同的计划内的{ \sl改进动力学}形式主义圈量子宇宙学的Bianchi I模型的量子化。Ashtekar和Wilson-Ewing最近提出了其中一个方案。我们解决几个问题，包括宇宙学奇点的量子分辨率，在量子系统中的超选择部门的结构，或物理状态的希尔伯特空间的建设。
2010-09-21 gr-qc
Emergence of a Cosmological Constant in Anisotropic Fluid Cosmology
我们调查各向异性流体宇宙学的时空度量的情况下，反反应在一个本地的，时间依赖的方式存在的不均匀性。我们导出了描述Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker（FLRW）大尺度宇宙演化的爱因斯坦场方程在局域不均匀性和含时反作用存在下的精确解.我们使用我们的推导来解决宇宙学常数的问题。通过在$100 \ \text{Mpc}$数量级的空间尺度上对反反应项进行平均，一个宇宙学常数出现了，在这个数量级上，我们的宇宙开始显得均匀和各向同性。我们发现，“出现”的宇宙学常数的数量级同意与天体物理观测，并在一个自然的方式与重子物质密度。因此，在我们的框架中不存在巧合问题。
2020-12-15 gr-qc hep-th
Back Reaction Inhomogeneities in Cosmological Parameter Evolution via Noncommutative Fluid
本文讨论了宇宙学中的反反应效应，（á la Buchert et.等人），由流体中的非对易几何效应引起。我们已经使用了推广的非对易流体模型的行动制定，我们提出了较早。我们表明，非对易效应，根据其性质，可以发挥（运动学）暗物质或宇宙学常数的作用。
2018-10-09 gr-qc hep-th
The Poisson equation at second order in relativistic cosmology
计算了宇宙学扰动理论中二阶曲率微扰与物质密度衬度之间的相对论约束方程。这个相对论性的“二阶泊松方程”是在一个规范的流体动力学不均匀性完全符合他们的牛顿对应的一个完美的流体常数状态方程。我们利用这个约束在广义相对论的框架下，在密度对比中引入原初非高斯性。然后，我们推导出的表达式，可用作初始条件的N体代码的结构形成，探测原始的非高斯性的统计演变的物质密度场的可观察到的签名。
2013-07-17 astro-ph.CO gr-qc
Quantum Gowdy model within the new loop quantum cosmology improved dynamics
线偏振的Gowdy $T^3$模型可以被看作是一种紧凑的Bianchi I宇宙学，允许非均匀模式在一个方向上传播。我们研究了这个模型的混合量化，它结合了比安奇我的背景下，采用改进的动力学方案Ashtekar和威尔逊-尤因，与Fock量化的不均匀性的环路量化。哈密顿约束算子提供了宇宙学奇点的解析，并超选择了可分离的扇区。我们分析了这些部门的复杂结构。在任何他们的哈密顿约束提供了一个演化方程的体积相关联的比安奇我宇宙，以及提出的初始值问题。这一事实使我们能够构造物理状态的希尔伯特空间，并表明我们恢复了标准的量子场论的不均匀性。
2010-12-16 gr-qc
Perturbatively constructed cosmological model with periodically distributed dust inhomogeneities
我们构造了一个简单的宇宙学模型，它近似于爱因斯坦-德西特背景与周期性分布的尘埃不均匀性。通过把度量作为一个幂级数的某些微扰参数$λ$的三阶，我们能够实现大的值的密度对比度。有了一个明确的度量，许多模型的性质可以计算在一个简单的方式，这是有趣的背景下，目前的讨论有关平均的不均匀性和它们的反作用在宇宙学。虽然Einstein-de Sitter模型可以被认为是模型\emph{average}，但是光的传播与Einstein-de Sitter的不同。角直径距离红移关系受不均匀性的影响，并取决于观察者的位置。模型的构建方案使一些推广在未来，所以目前的工作是一个相对简单的分析度量描述更现实的宇宙学模型的一步。
2018-11-13 gr-qc
Inhomogeneous Cosmology with Numerical Relativity
我们进行三维数值相对论模拟的均匀和非均匀的膨胀时空，着眼于量化的非线性效应从宇宙学的不均匀性。我们在仙人掌框架下利用爱因斯坦工具包证明了在演化平坦的、尘埃的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克（FLRW）时空时的四阶收敛性，误差小于1/10 ^6。我们还证明，在尺度因子（红移）变化为~350倍的情况下，哈勃流中密度、速度和度规扰动的数值相对论解和线性解之间的一致性在1/10^3之内。我们模拟线性扰动的增长到非线性政权，如引力滑移和张量扰动的影响出现。因此，我们表明，数值相对论是一个可行的工具，在宇宙学研究非线性效应。
2017-02-27 astro-ph.CO gr-qc
Mimicking Dark Energy with the backreactions of gigaparsec inhomogeneities
空间平均和时间演化是广义相对论中的非交换操作，这对FLRW模型的可靠性提出了质疑。宇宙不均匀性引起的反反应的重要性的长期存在的问题是解决一个玩具模型假设在原始的密度扰动谱和一个简单的CDM宇宙学的峰值。初始哈勃大小的不均匀性的反作用确定在一个完全相对论的框架，从一系列的模拟使用BSSN形式主义的数值相对论。在FLRW图像中，这些逆反应可以有效地描述为两个所谓的形态子标量场，其中一个在后期的作用就像一个微小的宇宙学常数。初始密度对比范围从$10^{-2}$到$10^{-4}$，分别在$z\sim 45 $和$z\sim 1000$之间的哈勃半径范围内，即同步移动的千兆秒差距尺度，模拟了一个暗能量（DE）成分，当外推到今天时，它可以达到$Ω_{\mathrm{DE}} \approx 0.7$。类似的效果是不排除较低的密度对比度，但我们的结果，然后强烈污染的数值噪声，因此几乎不可靠。这种情况下的一个潜在的可检测的签名是一个幻影状的状态方程$w< -1$，在红移$z\gtrsim 4$的密度对比度$10^{-2}$最初，慢慢放宽到$w \approx -1$今天。这类新的场景将把暗能量的微调和巧合问题送回原始功率谱增强的起源机制，可能是在暴胀的背景下。
2017-02-22 astro-ph.CO gr-qc
Conceptual problems in detecting the evolution of dark energy when using distance measurements
暗能量是宇宙学中最重要和最热门的问题之一。揭示其本质的第一步是检测暗能量的演化或毫无疑问地证明宇宙学常数确实是常数。然而，在宇宙学的标准方法中，宇宙是由均匀和各向同性的弗里德曼模型描述的。在这里，我们表明，在微扰宇宙（即使微扰消失，如果在足够大的尺度上平均）的距离红移关系是不一样的，在未微扰宇宙。在研究暗能量的性质时，这会产生严重的后果，并且如这里所示，会损害对暗能量的分析和研究。分析基于两种方法：线性透镜近似和非线性Szekeres Swiss-Cheese模型。不均匀尺度约为50 Mpc，两种模型沿视线具有相同的密度波动。通过对线性和非线性方法的比较表明，非线性修正是不可忽略的。当存在不均匀性时，距离变化了几个百分点。为了展示这种变化如何影响暗能量的测量，我们生成了10个未来的观测结果，不确定度为2%。它表明，使用标准的方法（即假设下的均匀性）的系统，由于不均匀性可以扭曲我们的分析，并可能导致一个结论，即暗能量演变时，实际上是恒定的（反之亦然）。因此，如果未来的观测只在均匀的框架内分析，那么不均匀性（如空洞和超星系团）的影响可能会被误认为是演化的暗能量。由于暗能量的演化和非演化之间的强有力的区别是理解暗能量性质的第一步，因此对不均匀性的适当处理是必不可少的。
2010-11-16 astro-ph.CO gr-qc
Singularity avoidance in the hybrid quantization of the Gowdy model
圈量子宇宙学中最引人注目的现象之一是，至少对于均匀宇宙学模型来说，大爆炸被大反弹所取代，大反弹将我们的宇宙与之前的分支连接起来，而不通过宇宙学奇点。这项工作的目标是研究在圈量子宇宙学中奇异性的存在，包括不均匀性，并检查在纯均匀设置中获得的行为是否继续有效。基于这个目标，我们将注意力集中在具有线偏振引力波的三环面Gowdy宇宙学上，并利用有效动力学进行分析。对于这个模型，我们证明了所有潜在的宇宙学奇异点都被避免了，从而将奇异点解析的结果推广到了这种具有不均匀性的情况。我们还表明，如果在（比安奇背景）量反弹发生，不均匀性增加的反弹相对于其对应的均匀的情况下，该体积的值。
2013-10-15 gr-qc
Relativistic cosmological perturbation scheme on a general background: scalar perturbations for irrotational dust
在标准的微扰方法和N体模拟中，不均匀性被描述为在预定义的背景宇宙学上演化，通常被认为是爱因斯坦场方程的各向同性解（Friedmann-Lemaintre-Robertson-Walker（FLRW）宇宙学）。为了使物理意义，这种背景宇宙学必须提供一个合理的描述，有效的，即空间平均，结构不均匀性的演变，也在非线性制度。基于以下认识：（i）物质和几何形状的非均匀分布的平均值一般不是由广义相对论的均匀解给出的，以及（ii）FLRW宇宙学类在相关情况下不仅局部而且全局引力不稳定，我们在这里发展了一种微扰方法，它描述了在一般背景下的非均匀性的演化，该背景是由空间平均演化定义的方程这种物理背景与结构的形成相互作用。我们推导和讨论所产生的扰动方案的物质模型“无旋尘埃”的拉格朗日图片，限制我们的注意力标量扰动。
2012-05-10 gr-qc
A possible solution to the Hubble constant discrepancy -- Cosmology where the local volume expansion is driven by the domain average density
哈勃常数问题是不同尺度下对哈勃常数的不同测量之间的差异。我们表明，这个问题可以解决在非均匀宇宙中的微扰理论的广义相对论框架内，在$t=\mbox{const.}$超曲面的有限的局部区域的空间平均程序的帮助下。本文提出的想法是独特的，因为它具有以下所有属性。a）它是基于广义相对论微扰理论，只考虑普通尘埃物质。不需要任何奇怪的物质或能量成分。b）在有限域上采用空间不变平均方法是必要的。c）关键是线性微扰理论中不均匀性的一阶效应。不需要非线性效应。
2019-06-04 astro-ph.CO gr-qc
Void and Density Walls Inhomogeneous Cosmic Web Cosmology
本文提出纳入宇宙空洞与密度壁非均匀结构的宇宙学模型，通过修改弗里德曼方程描述宇宙网对膨胀和扰动增长的影响，并以此解决哈勃张力和σ8张力。
2025-03-10 astro-ph.CO gr-qc
Generation of primordial cosmological density inhomogeneities with scale invariant power spectrum during the standard radiation dominated expansion of the universe
宇宙等离子体中存在的原始密度不均匀性在退耦瞬间的最显著特征是它们在宇宙学上大的同动波长的模范围$k \ll H_{eq}$上的标度不变功率谱${\cal P}(k) \sim k$。我们在实空间中，在他们的关联函数在两个点的特点。我们发现，在宇宙学上大的共同运动距离$r \gg H^{-1}_{eq}$的原始不均匀性（反）相关的$f(r) \sim - r^{-4}$。根据这一观察，我们重新审视了标准宇宙学中所谓的{ \it结构起源问题}。我们的结论与目前对这一问题的看法相矛盾。
2008-10-23 astro-ph gr-qc hep-th
Dynamic Field Theory and Equations of Motion in Cosmology
本文讨论了基于变分原理的场论方法，导出了受暗能量和暗物质的宇宙学扰动支配的重子物质运动的场论方程和流体力学方程。作用量取决于引力和物质的拉格朗日量。引力拉格朗日量取决于度规张量及其一阶和二阶导数。物质拉格朗日量包括暗物质、暗能量和普通重子物质。总拉格朗日展开在一个渐近泰勒级数周围的背景流形定义为一个解决方案的爱因斯坦方程的形式的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克（FLRW）度量张量。分解的小参数是度量张量扰动的大小。级数展开式的每一项都是规范不变的，所有这些项一起构成了连续的后弗里德曼近似的基础。近似方案是协变的，拉格朗日分解的渐近性质并不要求后弗里德曼扰动是小的，虽然计算上它的工作最有效时，扰动度量是足够接近的背景FLRW度量。背景度规的时间演化受暗物质和暗能量的支配，我们将这两个分量中的大尺度不均匀性与原始宇宙学扰动产生的不均匀性联系起来。小尺度非均匀性是由重子物质的凝聚产生的，被认为是裸微扰。我们明确地给出了爱因斯坦方程的逐次后弗里德曼近似的协变场方程，并导出了暗物质和暗能量的大小尺度非均匀性的运动方程。我们应用这些方程导出重子物质的后弗里德曼运动方程。
2014-07-31 gr-qc
A Simple, Heuristic Derivation of our "No Backreaction" Results
我们提供了一个简单的讨论，我们的结果在宇宙学中的密度不均匀性的反反应效应，没有提到一个参数的家庭或弱限制。重点放在“平均”的方式和事实上，一个是解决爱因斯坦的方程。我们严格推导出我们原来的数学框架内的关键假设和结果，从而解释了启发式的方式。
2016-01-25 astro-ph.CO gr-qc
Coupling dark energy to dark matter inhomogeneities
我们提出，暗能量在标量场的形式可以有效地耦合到暗物质的不均匀性。通过这种耦合，能量可以转移到/从标量场，这可能会进入加速状态。虽然是现象学的，但这种情况很有趣，因为它为宇宙加速的开始提供了一个自然触发器，因为当物质不均匀性变得足够强时，暗能量开始驱动宇宙膨胀。在这里，我们研究了一种可能的实现这一想法的耦合暗能量的暗物质通过线性增长函数的物质扰动。数值结果表明，它确实是可能的，以获得一个可行的宇宙学与预期的一系列辐射，物质和暗能量主导的时代。特别地，暗能量的电流密度由耦合参数的值给出，而不是由标量场的非常特殊的初始条件给出。换句话说，这个模型--不像宇宙晚期加速的标准模型--不受所谓的“符合问题”及其相关的初始条件微调的影响。
2016-04-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Polynomial $f(R)$ Palatini cosmology -- dynamical system approach
我们研究基于Palatini公式中$f(R)$引力的宇宙动力学。在这项研究中，我们使用动力系统方法。我们表明，弗里德曼方程的演变减少到分段光滑动力系统的形式。这个系统是减少到一个2D的牛顿型动力系统。我们演示了如何可以缝合的轨迹，以保证$C^0$可扩展性的度量类似的“米尔恩”FLRW时空是$C^0$ -可扩展的。指出了在Palatini宇宙学背景下，具有非光滑右端牛顿型动力系统的重要性。在这个框架中，我们可以研究在宇宙演化的过去和未来出现的奇点。我们考虑爱因斯坦和约旦框架中的宇宙学系统。我们表明，在每一帧的相空间的拓扑结构是不同的。
2017-12-03 astro-ph.CO gr-qc
The Effect of Inhomogeneities on the Luminosity Distance-Redshift Relation: is Dark Energy Necessary in a Perturbed Universe?
光度距离红移关系是现代宇宙学的基本工具之一。考虑到微扰理论中高达二阶的宇宙学不均匀性的存在，我们计算了受微扰的扁平物质主导宇宙中的光度距离-红移关系。利用光度距离-红移关系进行的宇宙学观测告诉我们，宇宙目前正经历一个加速膨胀的阶段。这似乎需要一种神秘的具有负压的暗能量成分。我们的研究结果表明，一旦考虑现实的非均匀宇宙，对暗能量流体的需求可能会受到挑战，加速膨胀可能与物质主导的宇宙一致。
2005-03-15 astro-ph gr-qc hep-ph
Toward physical cosmology: focus on inhomogeneous geometry and its non-perturbative effects
我们概述了构建一个物理的，完全相对论性宇宙学的关键步骤。不均匀性对宇宙有效演化历史的影响被编码在反作用项中，并通过空间平均几何不变量表示。这些都是缺席的和潜在的候选人失踪的暗源在标准模型。由于它们可以被解释为一个新兴的标量场（morphon）的能量，我们的立场，提出一个策略，如何现象学的标量场模型的暗能量，暗物质和通货膨胀，通常被添加到一个基本的来源，一个奇异几何（FLRW）宇宙学，可以潜在地追溯到空间的非均匀几何性质和嵌入到时空。我们提出了一系列的论证，到目前为止，这些论证只是定性的，是结论性的，我们还讨论了与观测结果的解释有关的定量性质的公开问题。我们在一个协变的框架内讨论... [删节]
2011-06-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Axial gravitational waves in FLRW cosmology and memory effects
我们给出了引力轴向波的初始数据，它是二次可微的，但不是$C^{2}$。在辐射宇宙学时代，它们产生与物质相互作用的波脉冲。这迫使辐射物质旋转。这种旋转是永久性的--在引力脉冲通过之后它仍然存在。观测到的宇宙微波背景辐射的不均匀性给超视界度规扰动的不连续性带来了限制。我们明确表明，一类光滑的初始度量，至少$C^{2}$引起的引力波脉冲不与背景相互作用的辐射时期。
2017-10-23 gr-qc
Backreaction of linear perturbations and dark energy
简单讨论了宇宙学中不均匀性的反作用，着重讨论了它解释当前加速现象和解决符合问题的可能性。
2004-08-17 astro-ph gr-qc
Nonperturbative Amplifications of Inhomogeneities in a Self-Reproducing Universe
研究了稳态自再生暴胀宇宙中的能量密度分布。我们证明了在任意给定的真时t时刻，在给定密度的状态下，宇宙体积的主要部分集中在密度分布中深指数宽的球对称阱的中心附近.由于这种说法是非常令人惊讶和违反直觉的，我们进行了我们的调查，通过三种不同的分析方法来验证我们的结论，然后通过计算机模拟来证实我们的分析结果。如果我们假设我们是在某个特定时刻生活在宇宙中的典型观察者，那么我们的结果可能意味着我们应该生活在一个深而指数级大的空洞的中心附近，我们称之为infloid。对我们结果的这种特殊解释的有效性还不十分清楚，因为它依赖于量子宇宙学中尚未解决的测量问题。因此，目前我们更愿意把我们的结果仅仅看作是分形自复制宇宙中给定时间的超曲面的非平凡性质的证明，而不对我们自己的宇宙部分的结构作出任何意义深远的结论。我们仍然相信，我们的结果可能具有一定的重要性，因为它们表明，量子宇宙学中的非微扰效应，至少在原则上，可能有重大的观测后果，包括明显违反哥白尼原理。
1996-01-03 astro-ph gr-qc hep-ph
A non-polynomial gravity formulation for Loop Quantum Cosmology bounce
近年来，人们利用所谓的拟引力方法对广义相对论的Friedmann方程进行了类似于圈量子宇宙学的修正。在本文中，我们提出了一种替代的方法来推导这个修改的弗里德曼方程通过所谓的非多项式引力方法，这包括添加几何非多项式高阶导数项的希尔伯特-爱因斯坦作用，这仍然是多项式，并导致二阶微分方程在Friedmann-Lemaintre-Robertson-Walker时空。我们的显式作用量是Helling提出的无穷项有效作用量的实现。在非零宇宙学常数存在的情况下，也研究了该模型，找到并研究了一个新的精确反弹解。
2017-09-05 gr-qc
Supernova tests of the timescape cosmology
时间逃逸宇宙学被认为是暗能量均匀宇宙学的一个可行的替代方案。它实现了宇宙加速作为一个明显的效果，出现在校准平均宇宙学参数的空间曲率和引力能量梯度的存在下，随着不均匀性的增长，在后期时代的增长大。最近，Kwan，Francis和Lewis [arXiv：0902.4249]声称，与标准的Lambda CDM模型相比，时间逃逸模型对联盟和宪法超新星的汇编提供了相对较差的拟合。我们认为这一结论是超新星光变曲线拟合中的系统性问题，以及未能排除统计均匀性尺度z < 0.033以下的数据的结果。利用所有现有的超新星数据集（Gold 07，Union，Constitution，MLCS 17，MLCS 31，SDSS-II，CSP，Union 2），并在统计同质性尺度上进行切割，我们表明，SALT/SALT-II拟合器减少的数据提供了贝叶斯证据，有利于空间平坦的Lambda CDM模型，而不是时间逃逸模型，而用MLCS 2k 2拟合器减少的数据给出了贝叶斯证据，其有利于时间逃逸模型而不是Lambda CDM模型。我们讨论的问题的灭绝和变红的尘埃，和内在的颜色变化的超新星不相关的衰变时间，以及可能的影响，这些系统学将在一个场景中符合timescape模型。
2010-12-02 astro-ph.CO gr-qc
Luminosity distance in "Swiss cheese" cosmology with randomized voids: I. Single void size
最近有人提出，Ia型超新星的数据可以只用广义相对论和冷暗物质来解释，而不需要暗能量。在“瑞士奶酪”宇宙模型中，标准的弗里德曼-罗伯逊-沃克图像被引入质量补偿球形不均匀性所修改，通常由勒梅特-托尔曼-邦迪度规描述。如果这些不均匀性对应于由质量补偿过密壳包围的欠密核心，那么它们可以以一种可以模拟加速膨胀的方式修改光度距离-红移关系。有人认为，这种效应可能大到足以解释超新星数据，而无需引入暗能量或修改引力。我们发现，在某些模型中看到的大的表观加速度可以解释在标准的弱场引力透镜与不足的随机化的空隙位置。密度不足的区域比均匀的背景更少地聚焦光线，从而以一种可以模仿加速效应的方式使超新星变暗。由于空洞的空间位置和视线的随机性不足，相干散焦可能导致非常大的缩小效应。我们表明，适当的随机化的空隙和视线减少的影响，它不再能解释超新星的数据。
2008-09-30 astro-ph gr-qc
Is backreaction in cosmology a relativistic effect? On the need for an extension of Newton's theory to non-Euclidean topologies
宇宙学反反应对应于结构的不均匀性对宇宙整体膨胀的影响。围绕这一现象的主要问题是，它是否足够重要，足以导致对标度因子演化的可测量影响，最终解释其加速或哈勃张力。关于这个问题的最重要的结果之一是Buchert-Ehlers定理（Buchert \& Ehlers，1997），它指出当使用牛顿引力理论计算时，反作用正好为零，这在广义相对论中可能不是这种情况。一般认为，这个结果意味着逆反应是一个纯粹的相对论效应。我们将证明，这是不一定的情况下，在这个意义上说，这一含义并不适用于宇宙仍然很好地描述了牛顿的理论在小尺度上，但有一个非欧几里德拓扑。因此，该定理应该被推广到这种情况。在一个启发式计算中，我们构建了一个局部牛顿但定义在非欧几里德拓扑上的理论，我们证明了逆反应是非零的，这意味着它可能是非相对论性的，这取决于我们宇宙的拓扑类。然而，这种结构并不是唯一的，仍然需要从广义相对论的非相对论性限制中得到证明。
2022-01-25 astro-ph.CO gr-qc
Post-Newtonian Gravity in Cosmology
后牛顿（PN）微扰框架已经成功地理解了爱因斯坦引力理论在太阳系尺度上的慢动作，弱场极限，以及孤立的天体物理系统。参数化后牛顿（PPN）形式主义扩展了PN框架，对上述尺度和系统上的爱因斯坦理论的偏差施加了非常严格的约束。在这项工作中，我们扩展和应用后牛顿形式主义的宇宙尺度。我们首先用它来构建一个宇宙学模型，以了解规则排列的点源对背景膨胀的影响。在这里，我们发现，在更高的订单，我们得到了一个小的辐射类校正标准的弗里德曼-Lemaintre-Robertson-Walker（FLRW）方程，为物质占主导地位的宇宙。这种类似辐射的修正纯粹是由于我们模型的不均匀性和爱因斯坦场方程的非线性。我们还扩展了后牛顿形式主义，以包括其他形式的物质，是宇宙学相关的，如辐射和宇宙学常数，并研究了非线性效应，他们可能对背景膨胀。然后，我们构造了一个扩展的参数化后牛顿形式主义（PPN）的宇宙尺度。我们用它来参数化宇宙的背景膨胀以及宇宙学中的一阶扰动，使用四个时间函数。我们给出了我们的参数化如何适用于暗能量模型和引力的标量张量和矢量张量理论的例子。在本文的最后部分，我们研究了光在具有物质和宇宙学常数的非均匀后牛顿宇宙学中的传播行为。我们用它来理解不均匀性对可观测量的影响。
2017-10-10 astro-ph.CO gr-qc
Towards physical cosmology: geometrical interpretation of Dark Energy, Dark Matter and Inflation without fundamental sources
我们概述了构建一个物理的，完全相对论性的宇宙学的关键步骤，我们的目标是跟踪暗能量和暗物质回到空间的物理性质。不均匀性对宇宙有效演化历史的影响被编码在反作用项中，并通过空间平均几何不变量表示。这些是不存在的，并解释为失踪的黑暗基本来源在标准模型。在非均匀情况下，它们可以被解释为一个新兴的标量场（形态子）的能量。这些平均不变量消失的同质几何，其中的变形子是在一个不稳定的平衡态。如果这种状态被扰动，变形子可以作为早期宇宙中的经典暴胀子，其不平衡的能量可以模拟晚期宇宙中的暗源，根据空间尺度分别作为暗能量或暗物质。我们提出了一系列定性结论性的论点，并概述了与观测解释有关的定量性质的开放性问题。
2010-12-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Inflationary Theory and Alternative Cosmology
最近霍兰德和沃尔德认为，暴胀并不能解决任何主要的宇宙学问题。我们解释为什么我们不同意他们的论点。他们还提出了一种新的密度扰动产生的推测机制。我们表明，在他们的情况下，造成今天观察到的大尺度结构的不均匀性是在热宇宙的能量密度是普朗克密度的10 ^{95}倍时产生的。避免这个问题的唯一方法是假设在早期宇宙中有一个暴胀阶段。
2002-09-02 astro-ph gr-qc hep-ph
Comparing Fully General Relativistic and Newtonian Calculations of Structure Formation
在研究宇宙结构形成的标准方法中，宇宙的整体膨胀被假设为均匀的，不均匀性的引力效应完全编码在牛顿势中。一个持续争论的话题是，这在多大程度上完全抓住了广义相对论所规定的动力学，特别是在精确宇宙学时代。为了定量评估这一点，我们直接比较标准的N-体牛顿计算爱因斯坦方程的完整数值解，冷物质与不同大小的初始不均匀性的尺度可比的哈勃视界。我们分析了密度，光度距离，和其他数量的定义相对于基准观察员的演变的差异。这是通过重建牛顿量所决定的有效时空和物质场，并注意区分数值分辨率的影响来实现的。我们发现，完全广义相对论和牛顿计算显示出良好的协议，甚至进入非线性政权。它们只在弱引力假设失效的区域有显著的不同，这是在考虑扰动超过标准值的极端情况时出现的。
2018-02-09 astro-ph.CO gr-qc
Backreaction of inhomogeneities on the expansion: the evolution of cosmological parameters
平均和演化不均匀性是非交换操作。这意味着平均模型与标准弗里德曼-勒梅特宇宙学之间存在偏差。我们量化这些偏差，编码在一个反反应参数，在牛顿宇宙学的框架。我们采用欧拉和拉格朗日方法的引力不稳定性的线性理论，以及球对称和平面对称的解决方案作为参考标准。我们提出了一个模型的演化的空间域的平均特性的通用初始条件，其中包含的球形礼帽模型和平面崩溃模型作为精确的子情况。一个核心的结果是，在足够大的域上计算的逆反应项本身很小，但是，它的存在仍然可以使平均域上的宇宙学参数远离标准模型的全局值。我们量化这些参数的变化，在初始数据的波动，来自初始冷暗物质密度波动的功率谱。例如，在今天半径为100 Mpc的区域中，最初的一个西格玛波动，密度参数偏离其均匀值15%;三个西格玛波动导致偏差大于100%。
2000-05-04 astro-ph gr-qc
Dark Energy from structure: a status report
在任何引力理论中，非均匀宇宙模型的有效演化都可以用空间平均变量来描述。在爱因斯坦的理论中，将注意力限制在标量变量上，这种演化可以通过一组有效体积标度因子的弗里德曼方程的解来建模，其中包含物质和反反应源项。后者可以用模拟暗能量的有效标量场（“变形子场”）来表示。目前的工作提供了一个概述的暗能量的辩论与不均匀性的影响，并制定战略，在理论和观测宇宙学的反反应效应的全面定量评估。我们回顾了描述相对论宇宙学中的反反应效应的基本步骤，这些步骤导致重新设置标准宇宙学方程，但也提出了一些与其观测解释有关的挑战和未解决的问题。这个主题目前的状态是中间的：我们有一个很好的定性的理解指向宇宙学的标准模型的全球不稳定性的反反应效应;精确的解决方案和微扰的结果建模这种不稳定性在于正确的部门来解释暗能量的不均匀性。公平地说，即使反反应效应的重要性没有一些研究人员预期的那么重要，和谐的高精度宇宙学、当前N体模拟的架构以及标准微扰方法都可能无法正确地描述晚期宇宙。
2007-12-03 astro-ph gr-qc hep-th
