一个无奇点的宇宙模型及其对宇宙加速膨胀的解释.PDFVIP

一种无奇点的宇宙模型 陈世浩 东北师范大学 理论物理所 长春 130024 shchen@nenu.edu.cn 本文假设存在两种物质，即S－物质和V－物质，这两种物 质是对称的、并只有斥力作用，具有SU S (5) SU V (5) 对称性。 当Higgs场期望值   0 ，必有  0 ，称为S-空间。 S V 此时，SU S (5) 破缺为SUS (3) US (1) ，从而所有的S－粒子可获 得其SU (5) 大统一理论所确定的质量，而SU V (5) 对称性不破 缺，所有的 V－基本粒子的质量都是零，反之亦然。由此， 可将S－物质看作通常的已知物质，可将V－物质看作暗能 量。在此基础上，构造了一种无奇点宇宙模型。按此模型， 宇宙无奇点；存在最高温度；预言宇宙中某些巨大空洞具有 巨大凹透镜效应；两个相距足够远的星系之间的引力将小于 传统理论预言的引力。在E0  0 前提下，对宇宙大爆炸和 加速膨胀提出了一种可能的解释，得到了Guth 暴涨模型得 结果。按此解释，宇宙大爆炸是 V－世界消失、S－世界产 生的过程，宇宙是由无穷多个宇宙岛组成。 1． 引言 按建立在Einstein 引力理论、宇宙学原理和等熵原理基础之上 - 1 - 的标准宇宙模型，宇宙存在奇点、且起源于奇点的大爆炸。按现代的 天文观测，宇宙在膨胀、且在加速膨胀。一般认为，宇宙加速膨胀意 味着暗能量存在。那么暗能量是什么？对此问题已给出许多可能的回 【1】 答 ，但并没有一个完全自洽的理论能解释所有有关现象和有足够的 【2】 实验基础，因此这一问题仍需探讨。在一种无发散的量子场论中 ， 真空态能量密度E0 0 被自然地得到了。本文进一步假设宇宙常数  0 。在E0  0 ，即有效宇宙常数为零的前提下，在下节提出的假 设基础上，构造了一种无奇点宇宙模型，对宇宙大爆炸和加速膨胀提 出了一种可能的解释。 2． 假设、拉氏密度、能量－动量张量密度及引力场方程 为构造无奇点的宇宙模型，并解释宇宙膨胀、且加速膨胀的现象， 提出以下假设。 假设：假设存在两种物质，称为实物质 （S 物质 ）和虚物质 （V 物质 ），这两种物质是对称的，具有SU S (5) SU V (5) 对称性，在 S 物质和V 物质之间只有类似于万有引力那样的斥力作用和两种 Higgs 场 与 之间由下面 （6）式描述的作用。 S V 在此假设基础上，考虑到关于S 物质的S SU (5) 大统一模型和关 于V 物质的V SU(5) 大统一模型，特别是模型中相应的Higgs 势后， 作用量能写为如下形式， I d 4 x g L d 4 x g L I ， （1） S  S S S  V V V V 1 1 L R G L G L  (G G )V , （2） S S S Ss V Sv S V vs 16 2 L L ( (x ), g (x ), g (x ) ) V ( (x )) ，