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本文在四维标准宇宙学模型以及五维反弹宇宙学模型中探讨暗能量问题。
第一章介绍了标准宇宙学模型,以及天文观测对暗能量的支持,并且详细介绍了几种暗能量的标量场模型。
第二章介绍了五维反弹宇宙模型。在该模型中,宇宙嵌入在五维Ricci平坦时空中的一个超曲面上,从五维看,它是空的或者真空。但是,从四维的角度看,宇宙中则充满着从额外维诱导出来的物质,被称为诱导物质。
第三章在五维反弹模型中,利用自治系统得到五维宇宙学标度解。利用该标度解对五维反弹模型的分析结果表明,五维宇宙的膨胀规律与四维宇宙是相同的,这种膨胀规律与四维宇宙具体位于哪个五维超曲面上无关。
第四章利用statefinder参数对四维暗能量模型进行了诊断。人们认为宇宙学常数Λ是解释宇宙加速膨胀的最简单的方案,但它存在着精细调节和巧合性问题。人们提出了许多暗能量模型,用以解释宇宙的加速膨胀,以及解决或缓解宇宙学常数的精细调节和巧合性问题。利用statefinder参数{r,s}对这些暗能量模型加以区分和诊断。在四维标准宇宙学模型中,利用statefinder参数对具有追踪势的quintessence模型,势能为V(φ)=V<,0>exp(-λφ<2>)的鬼场模型,以及鬼场和暗物质的相互作用模型进行分析。对于前两个宇宙学模型的分析结果表明:statefinder参数{r,s}在这两个模型中的存在范围不同,statefinder参数对的演化轨迹r(s)以及参数r和减速因子q的演化轨迹r(g)也不相同。在势能为V(φ)=V<,0>exp(-λφ<2>)的鬼场模型中,宇宙演化后期的吸引子行为不仅可以用相图来描述,而且也可以从r(s)和r(g)的演化轨迹中体现。在鬼场和暗物质的相互作用模型中,利用statefinder参数对该模型的分析可以得到,当宇宙演化进入两个不同的标度解时期,鬼场和暗物质的相互作用在这两种情形下对宇宙演化具有不同影响。另外,对有相互作用与没有相互作用存在的情况进行了比较。
第五章在五维反弹模型中,重新确定了statefinder参数{r,s}以及减速因子q的表达式,利用自治系统,得出五维模型中quintessence暗能量和phantom暗能量的吸引子解;利用statefinder参数和减速因子对它们进行了分析,同时也研究了标量场势能V(φ)中的参数入对宇宙演化的影响。