非線型・非一様時空構造の創成・進化と数値的宇宙論

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02640238
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 前田 恵一 早稲田大学, 理工学部, 教授 (70199610)
• キーワード: 一般相対性理論 / 宇宙論 / 数値的相対論 / 非一様宇宙 / ブラックホ-ル / 量子宇宙論 / 宇宙の相転移 / 宇宙の大構造

研究概要

数値的相対論は十年ほど前からスタ-トし、いろいろ研究されているが、その宇宙論に関する研究は、その重要性に世界的にも最近気がつき始めたこともあり、まだまだ未開托であった。そこで今年はまず数値的宇宙論の定式化を行うことから始めた。申請者達により宇宙論の問題を数値的相対論として扱うため考案された新しい方法は、重力崩壊のときのテクニックを充分に活用できるもので、今までの数値的相対論の研究の自然な延長上にある。この定式化のもと、膨張宇宙における座標系としてどういうものがよいかを知られている解析解を使い考察した。さらに、星の重力崩壊問題の時同様、非一様時空の進化において重要となる『見かけの地平線』をどのようにして求めるかを研究し、数値的に好ましい方法を発見した。これらの成果はPhysical Reviewに掲載される予定である。
宇宙における非一様性の生成・進化(1)宇宙初期の相転移に伴う泡構造やブラックホ-ルなどの非一様性の生成とその進化、(2)量子的宇宙の創成・進化と宇宙の一様・等方性)に関しては、今年度はおもに解析的観点から生成問題の研究を行った。まず、宇宙初期の相転移に伴う泡構造やブラックホ-ルなどの非一様性の量子論的生成問題においては、重力場の存在が重要となるが、重力を考慮した場合の定式化を行い、解析的考察を行った。
また、最近の銀河の赤方偏移などの観測で、宇宙には非常に大きなスケ-ルの非一様性が存在することがわかってきた。また、宇宙には、そのような大きなスケ-ルの周期構造が存在するかもしれないというごく最近の観測もある。これらのことは一様・様方性を仮定している宇宙の標準モデルが本当にそれでいいのかという疑問を与える。これらの非一様性が本当であるとすると、本研究テ-マに密接に関連した重要な問題が提起されたことになる。そこで、『そのような構造がどのようにしてできたのか』を調べることは、本研究遂行に非常に重要と考えられるので、本年度その研究もスタ-トし、来年度の研究テ-マにも加えた。

研究成果

• [文献書誌] 横山 順一: "Quantum Cosmological Genefality of Inflation in Anisotropic Spacetime" M.Kafatos 編 (Kluwer Academic Publishers) “Bell's Theorem,Quantum Theory and Conceptins of the Universe". 215-217 (1989)
• [文献書誌] 前田 恵一: "Inflation and Cosmic No Hair Conjecture" D.G.Blair,M.J.Buckingham 編 (World Scientific) “the Fifth Marcel Grossmann Meeting on General Relativity". 145-155 (1989)
• [文献書誌] D.H.Coule: "Wormholes with Scalar Fields" Classical and Quantum Gravity. 7. 955-963 (1990)
• [文献書誌] 横山 順一: "Quantum Cosmological Generality of Inflation in Anisotropic Spacetime" Physical Review. D4. 1047-1653 (1990)
• [文献書誌] J.D.Barrow: "Extended Inflationary Universes" Nuclear Physics. B341. 294-308 (1990)
• [文献書誌] A.L.Berkin: "The Effects of R^3 and R□R Terms on R^2 Inflation" Physics Leffers. 245B. 348-354 (1990)
• [文献書誌] A.L.Berkin: "Soft Inflation" Physical Review Letters. 65. 141-144 (1990)
• [文献書誌] 前田 恵一: "Inflation in Generalized Einstein Theories" K.Sato 編 (Kluwer Academic Press) “Primordial Nucleosynthesis and Evolution of Early Universe". (1991)
• [文献書誌] A.L.Berkin: "Soft Inflation" K.Sato 編 (Kluwer Academic Press) “Primordial Nucluosynthesis and Evolution of Early Universe". (1991)
• [文献書誌] A.L.Berkin: "Inflation in Generalized Eiustein Theories" Physical Review D.
• [文献書誌] 中尾 憲一: "Numerical Study of Cosmic No Hair Conjecture IーFormalism and Lineur Analysisー" Physical Review D. (1991)
• [文献書誌] 中尾 憲一: "The ConstantーMeamーCurvature Slicing of the Selwarzschildーde Sitter Spaceーtime" Physical Review D.