全息原理在宇宙学中的应用

引力与热力学，特别是宇宙学与表观视界上的热力学的对应为我们研究暗能量提供一个全新的思路及方法，我们将进一步结合热力学深入研究暗能量的特性以及驱动宇宙加速膨胀的物理机制。引力与场论对偶，引力的熵起源这些都似乎揭示了引力的非基本力的特性。把这些思想应用到宇宙学的研究具有指导意义。根据全息原理的强/弱耦合对偶性，从五维dilaton引力出发找出一个合理的全息QCD模型可以用来研究微扰理论无法处理的强耦合QCD的特性。另一方面，根据全息原理的引力与场论的对偶性，利用畴墙与宇宙学的对应关系，从重整化群流或量子场论出发可以计算标量场驱动的暴涨模型的原初密度扰动谱及非高斯性。

引力全息性质是其量子特征的一个体现，所以研究引力的全息性质可以帮助我们理解引力的量子特性。爱因斯坦场方程与局域Rindler视界上的热力学第一定律等价是引力全息性质的一个重要体现，宇宙学动力学方程与表观视界上的热力学第一定律等价是引力全息性质在宇宙学中的体现。对于更一般的引力理论，研究其宇宙学方程是否能够表达成热力学第一定律可以检验引力全息性质的普适性。本项目主要研究宇宙学动力学方程的热力学描述，暗能量模型及暴涨模型。取得的主要成果为：（1）对于更一般的动能项非最小耦合的标量-张量理论，通过引入一个在表观视界上与Misner-Sharp质量相等的类质量函数，并提出通过表观视界的能流表达式，证明了弗里德曼方程与表观视界上热力学第一定律是等价的，进一步验证了引力的全息性质。（2）利用追踪解中能量密度与物态方程之间存在的普适关系，发现瓦解模型的物态方程参数可以表达成CPL参数化形式，并推导出了CPL参数化中两个参数之间的解析关系，从而找到了这两个参数之间的简并关系，为利用观测数据限制模型提供了理论支撑。（3）指出大的谱指数跑动意味着二阶慢滚参数和一阶慢滚参数量级相同，即通常的单标量场慢滚模型不能给出大的谱指数跑动。（4）提出了一个比Lyth约束条件更小的修改的Lyth（GGL）约束，从而为暴涨模型中应用有效场论提供了理论基础。项目共发表论文20篇，这些论文在高能Inspirehep数据库中被引用172次，其中1篇论文还被ESI评为前1%高被引用论文。出版专著1部，相关成果获得省部级一等奖1项。聘用了2名博士后研究人员，培养出2名博士及7名硕士，另外，还有4名在读博士生及2名在读硕士生。