单模引力中由幽灵和非幽灵流体驱动的热力学约束与未来奇点

《FORTSCHRITTE DER PHYSIK-PROGRESS OF PHYSICS》：Thermodynamic Constraints and Future Singularities in Unimodular Gravity Driven by Phantom and Non-Phantom Fluids

　　

# 摘要

本文在单模引力（unimodular gravity）框架下，研究了充满单一正压流体 $(p = (\gamma - 1)\rho)$ 的平坦 FLRW 宇宙中的未来宇宙学奇点。在这一设定中，能量-动量张量的非守恒性通过一个能量扩散函数 $Q$ 来编码。当扩散项为常数时，它将产生有效的宇宙学常数并保持绝热演化；而当 $Q(t)$ 为时间依赖量时，则会诱导非绝热动力学。我们考虑了 $Q$ 作为红移函数的幂律假设，并施加了正熵产生的条件。特别是，在热力学允许的区域内，我们证明当宇宙学常数为正时，大撕裂（Big Rip）奇点对于非幻象流体是被排除的。对于幻象流体，该模型重现了预期的大撕裂行为；而对于具有负宇宙学常数的非幻象流体，则最终演化为大坍缩（Big Crunch）。扩散可以诱导流体本身表现出有效幻象行为，但这始终被有效真空能量 $\Lambda + Q$ 的下降所补偿，因此总有效状态方程永远不会穿越幻象分界线。此外，正熵产生迫使扩散项随时间递减。当扩散项无界递减（$\beta < 0$）时，有效真空能量变为负值，即使 $\Lambda > 0$，宇宙也将重新坍缩为大规模崩溃（Big Crunch）。所有发现的奇点根据 Tipler 和 Królak 判据均属强奇点。我们还对该模型进行了相空间分析，并讨论了其与近期暗能量宇宙学数据之间的联系。

## 利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

## 数据可用性声明

本调查未创建或分析任何新数据，因此数据共享不适用。