宇宙的量子起源中若干问题的研究

发布时间：2020-09-15 09:45

　　本文第一、二章综述了宇宙学的形成过程及其背景知识,概述了当前主要的宇宙学摸型和量子宇宙学观点以及观测证据,讨论了宇宙的起源问题及其对应的量子宇宙学。评述了标准宇宙模型、高温修正效应的暴胀宇宙模型、混沌暴胀宇宙模型和超对称暴胀宇宙模型等当前主要的宇宙模型。通过综述可见:量子宇宙学研究宇宙的量子创生的问题,宇宙波函数描述宇宙量子状态,宇宙波函数满足宇宙动力学方程,即Wheeler—Dewitt方程;确定边界条件,可以定量地研究宇宙创生的问题;宇宙所有历史可以奇点收缩到零,即奇点定理;宇宙可能是从一无所有经隧道效应创生出来的,宇宙大爆炸发生在隧道效应后;用路径积分定义宇宙量子态的理论可以解释宇宙结构的起源。第三章研究了Wheeler—DeWitt方程的求解、隧道效应和势阱效应以及给出了解的讨论。“二次放松鞋”的方法利用宇宙标度因子a和标量场Φ分别依次作用的方式来讨论Wheeler—DeWitt方程,可以克服只考虑隧道效应的量子宇宙诞生的“大场困难”,即利用Φ的势阱效应,提供大场的截断。势阱作用有力压缩了Φ,克服了大场困难。本文联立宇宙标度因子a和标量场Φ来求解Wheeler——DeWitt方程,将宇宙标度因子a的隧道效应和标量场Φ的量子势阱效应联系起来,由此给出了基于Wheeler—DeWitt方程的宇宙创生的模型。a与Φ可同时变化,克服了“二次放松鞋”方法中,先固定Φ,即令((?)Ψ)/((?)Φ)=0,然后再固定a,即((?)Ψ/(?)a)=0,而致使a与Φ人为的分离的不足。通过求解Wheeler——DeWitt方程,确定宇宙诞生概率分布,获得了随宇宙标度因子a增大,而标量场Φ随之减小,宇宙诞生于暴胀。得到了Weeler—Dewitt方程解的隧道效应和势阱效应。第四章获得了约束系统的Friedmann宇宙的Wheeler-DeWitt方程的解。对一般意义下的约束系统的Friedmann宇宙的Wheeler-DeWitt方程进行了求解,并对V为不同函数形式进行了求解,对所得解给出了详细的讨论。
【学位单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2005
【中图分类】：P159

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