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1998年,Ia型超新星亮度变暗的发现,使得当前物理学面临着巨大的机遇和挑战,困扰着无数物理学家的心智。Lemaitre-Tolman—Bondi(LTB)宇宙模型是对超新星亮度变暗的观测事实的另一种解释,其优点在于不再需要引入神秘的暗能量。本文对LTB宇宙及其相关问题进行了理论上的探讨,共分为五章:
第一章为引言,主要介绍了当前的研究背景,包括现代宇宙学的观测基础,宇宙加速膨胀的若干机制,并对非均匀模型提出的依据进行了阐述。
第二章主要对D维LTB宇宙进行理论上的探讨,给出了其时空度规的形式,导出了单哈勃参数Friedmann方程和双哈勃参数Friedmann方程,并得到了推广的加速方程与连续性方程。另外,我们还求解出了D维LTB宇宙中的零测地线方程,并给出了其三类形式解。最后,我们在位移空间中重新表述了D维LTB宇宙的基本方程。
第三章主要介绍了Friedmann方程的其他导出方式。在牛顿宇宙学的框架下,可以得到单哈勃参数Friedmann方程;从统一热力学第一定律出发,可以得到D维LTB宇宙的所有演化方程,这与本文提出的“封闭体系的对应原则”相符合。
第四章将LTB宇宙的视界定义为捕获视界,并给出了其相应的霍金温度。
在第五章,我们总结了本文的主要内容,并展望了未来的研究工作。