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随着科学技术的发展,宇宙学不再是一门推测科学而进入了精确观测的时代。观测结果验证了我们已经建立了的标准宇宙模型的同时,也给我们提出了新的挑战。1998年物理学家利用超新星来测量宇宙放慢的速率却意外的发现我们的宇宙正在做加速膨胀,此后大量的观测数据验证了这一结果,这一新的发现导致了宇宙学成为近几年物理学中最热门的学科之一。为了解释当今宇宙的加速膨胀,一些物理学家认为现有的引力理论在宇宙尺度上可能不成立,为此他们修正了爱因斯坦引力理论。但大多数的物理学家认为今天的宇宙加速膨胀是由均匀充满空间的具有负压特性的能量所导致的,这种奇异的能量就是所谓的暗能量,观测表明今天它可能主导着宇宙的演化,大约占所有宇宙能量的百分之七十。暗能量最简单的候选者是宇宙常数,它虽然很好的解释了今天的宇宙加速膨胀但同时也存在一些需要解决的理论问题。另外从暴胀宇宙学中得到启示,人们用一些标量场来作为暗能量的候选者,如:Quintessence和Phantom。
Phantom场不同于普通标量场(如Quintessence)是因为在它的拉氏量中动能项为负,这导致了许多新的物理特性的出现,如宇宙的BigRip。本文的前一部分讨论了Phantom宇宙学。我们首先详细的介绍了Phantom暗能量宇宙的动力学和Phantom暗能量对宇宙中引力束缚系统的破坏以及Phantom暴胀宇宙。接着我们讨论了Phantom暗能量所控制的宇宙和Phantom暴胀宇宙中的引力反作用效应,并发现在Phantom暗能量宇宙中引力反作用能阻止宇宙BigRip的出现,但在Phantom暴胀宇宙中若要得到足够的暴胀和适当的密度谱则引力反作用的效应是非常的弱以至反作用不足以促使宇宙从Phantom暴胀顺利的进入辐射控制时期。
到目前为止大量的暗能量模型被建立,将理论模型和实验联系起来是非常必要的。因此接着本文研究了利用天文观测的数据对暗能量模型的限制。本文运用最大可能性方法讨论了194个Ia型超新星数据和26个星系簇X射线数据对一个变化的暗能量模型的限制,这个暗能量模型的态方程因子为w=w0/(1+bln(1+z)),其中b是一个引入的常数,发现结合Ia型超新星和星系簇X射线数据能很好的限制w0和Ωm的取值范围,但对b的限制非常弱。
其后本文利用Statefinder因子对两类暗能量模型:Phantom和Quintom进行了分析,我们发现它们的Statefinder因子r,s的演化曲线不同于其它的暗能量模型,因此利用Statefinder方法可以将这些不同的暗能量模型区分开来。
最后本文研究了跨普朗克物理对残余引力波能量密度的影响并发现跨普朗克物理对残余引力波能量密度的修正依赖于初始条件的选取。