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本工作致力于宇宙学扰动理论的研究,重点在于对渐进安全暴胀模型的宇宙学扰动研究。现代宇宙学是建立在宇宙学原理的基础上的。宇宙学原理认为任意时刻宇宙是空间均匀且各向同性的。具体地讲,空间均匀是指任意时刻,各个空间点都是等价的。处在不同空间点上的观者不可能区别出不同点。而各向同性是指在观测者在任意空间点向任意方向看都是一样的。这种假设在大尺度上是与观测极其符合的,但也有其不可避免的问题。暴胀的提出虽然从一定程度上解决了这些问题,但又带来了新的问题。暴胀理论提出至今,人们依然没有找到一个完美的暴胀模型。所以,如果能找到一个完美的暴胀模型,那么现代宇宙学的基石将会更加稳固。
渐进安全暴胀模型和其他暴胀模型一样,有其优势,也有其不足。好的地方在于它是紫外安全的,所以在小区域能有很好的行为。这就很适合用来描述早期宇宙,特别是暴胀时期的宇宙。而且它还能够达到足够的e-folds.这都是很好的性质。但由于其拉氏量中存在曲率平方项以及外尔张量平方项,这就决定了其微扰有效拉氏量中必定存在鬼场。但这种鬼场到底对此模型有多大的影响?它们是否会带来新的内容?这些都是我们对此模型进行深入研究的原因。
第一章简单回顾了宇宙学的一点历史及前沿。作为一门年轻的并且极富生命力的学科,宇宙学的进展对整个物理学的发展都起着至关重要的作用。
第二章主要介绍了一些基础知识,包括标准宇宙学与宇宙学扰动的理论与方法。其中标准宇宙学部分会自然引出暴胀的概念。暴胀对于早期宇宙的研究是至关重要的,因为它解决了标准模型带来的一些问题。宇宙学微扰的理论基础是广义相对论的时空理论,其方法是多样且灵活的。方法的正确选择会对研究带来极大的方便。
第三章详细介绍渐进安全暴胀模型。然后运用宇宙学微扰论计算其微扰有效拉氏量并最终计算张量微扰功率谱。在附录里我们还给出了标量微扰的二阶拉氏量。我们会看到原始拉氏量中的曲率平方项和外尔张量平方项带来的鬼场是灾难性的。
第四章主要是对改进渐进安全暴胀模型的一点想法。