[论文解读] On a Quasi-Local Energy Outside the Cosmological Horizon

Ken-ichi Nakao|ArXiv.org|Jul 11, 1995

Cosmology and Gravitation Theories被引用 7

一句话总结

本文研究了在具有正宇宙学常数的球对称时空中的Kodama准局域能量。研究发现，尽管在宇宙视界内部能量保持良好行为，但当视界外部存在长康普顿波长的标量场时，时间演化过程中能量会发散，表明准局域能量仅在宇宙视界内具有物理意义。

ABSTRACT

We investigate a quasi-local energy naturally introduced by Kodama's prescription for a spherically symmetric space-time with a positive cosmological constant $Λ$. We find that this quasi-local energy is well behaved inside a cosmological horizon. However, when there is a scalar field with a long enough Compton wavelength, the quasi-local energy diverges in the course of its time evolution outside the cosmological horizon. This means that the quasi-local energy has a meaning only inside the cosmological horizon.

研究动机与目标

• 分析在具有正宇宙学常数的球对称时空中的Kodama准局域能量的行为。
• 评估准局域能量在宇宙视界外的物理有效性和一致性。
• 研究具有长康普顿波长的标量场对准局域能量时间演化的影响。
• 确定准局域能量概念在宇宙时空中的物理适用范围。

提出的方法

• 采用Kodama在球对称时空中的准局域能量规定。
• 分析具有正宇宙学常数Λ的时空中的能量。
• 将具有长康普顿波长的标量场纳入时空几何。
• 利用广义相对论形式化方法追踪准局域能量的时间演化。
• 评估能量函数在宇宙视界内部和外部的行为。
• 使用解析技术评估能量表达式的收敛性与发散性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在存在标量场的情况下，Kodama的准局域能量在宇宙视界外是否保持有限且定义良好？
• RQ2 标量场的康普顿波长如何影响准局域能量的时间演化？
• RQ3 在宇宙视界外部区域，准局域能量在何种条件下会发散？
• RQ4 准局域能量在宇宙视界之外是否具有物理意义？
• RQ5 什么决定了准局域能量概念在德西特类时空中的适用范围？

主要发现

• 准局域能量在宇宙视界内部保持有限且行为良好。
• 当存在长康普顿波长的标量场时，准局域能量在宇宙视界外部的时间演化过程中发散。
• 发散表明准局域能量在宇宙视界外部区域失去了物理意义。
• 该结果表明准局域能量概念仅在宇宙视界内具有物理意义。
• 该行为与标量场的具体形式无关，主要取决于其长波长特性。
• 分析确认宇宙视界是该能量定义适用范围的物理边界。