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研究生: 林英程
論文名稱: Bianchi空間的穩定性分析
Stability analysis of the Bianchi spaces
指導教授: 高文芳
張敬民
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 物理學系
Department of Physics
論文出版年: 2008
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 67
中文關鍵詞: 宇宙模型異向性爆漲純量場
外文關鍵詞: Bianchi, anisotropy, brane, inflation, scalar field
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  • 實驗觀測發現,宇宙是相當均勻而且各向對稱的,但是隨著觀測越來越準確,現在我們也知道宇宙並不是那麼各向對稱的。藉由宇宙背景輻射的測量得知,在各個方向仍然有微小的差異存在,這樣的差異是比可觀測的準確度還大,所以宇宙是非均向的。因此,在這篇文章中,我們使用非均向、但是時空均勻的Bianchi type Ⅱ 宇宙模型來做研究。
      一開始在第一章,我們從J. D. Barrow的高階曲率修正項的系統出發,由變分得到的場方程式,可以算出Bianchi type Ⅱ的解。於是得知在四維的時空中,這樣的解是不符合能量條件的。之後我們可以測試這樣的系統,在考慮五維時空的情況下,滿足哪些能量條件,以及是否仍然符合能動守恆。因此在第二章時,會先介紹在五維空間的hypersurface上的四維有效重力方程-brane equation,並且將brane equation簡化成方便使用的形式。於是到了第三章就可以使用brane equation解出能動張量,並測試能動守恆以及能量條件。在第四章則是換成J. Soda 和S. Kanno的四維effective action,由變分得到的場方程式得知這樣的action,其低階項會是Brans-Dicke的形式,於是我們使用Brans-Dicke形式的純量場來解釋Bianchi type Ⅱ爆漲模型。對這樣的系統作微擾,可以證明它只有在宇宙收縮時是穩定的,在宇宙爆漲時則是不穩定的。另外,在附錄的部份,則是列出了在這四章之中,較為亢長的推導過程和計算式。


    1 Introduction 1.1 Anisotropic universe . . . . . . . . . . . . . 4 1.2 Introduction to “anisotropically inflating universes” . . . 6 2 Brane equation 2.1 Brane equation . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2 Effective energy momentum on the 3-brane world . . . 17 3 Bianchi type Ⅱ solutions 3.1 Bianchi type Ⅱ model . . . . . . . . . . . 19 3.2 Effective energy momentum on the 3-brane . . . . . 21 3.3 Conservation law . . . . . . . . . . . . . 25 3.4 Energy conditions . . . . . . . . . . . . . 26 4 Scalar field 4.1 4-dimensional effective action . . . . . . . . . 27 4.2 Field equations of the Brans-Dicke model . . . . . . 28 4.3 Scalar field solutions . . . . . . . . . . . . 32 4.4 Stability analysis . . . . . . . . . . . . . . 34 5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 附錄 A Bianchi type Ⅱ metric . . . . . . . . . . . 42 附錄 B Derivation of the inflationary solutions . . . . . . 44 附錄 C Calculation of energy conditions . . . . . . . . 46 附錄 D Variational equations . . . . . . . . . . . . 50 附錄 E Conformal transformation . . . . . . . . . . 62 附錄 F Solutions of the Brans-Dicke model . . . . . . . 64 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

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