爱因斯坦标量场系统的线性稳定性及其在非线性大爆炸形成中的应用

摘要

我们围绕$(0,\infty)\times\mathbb{T}^3$上著名的Kasner解族的成员,将Einstein-scalar场方程线性化,表示为相对于恒定平均曲率(CMC)传输的空间坐标规范。Kasner解模拟了一个空间均匀标量场,该标量场在(通常)空间各向异性时空中演化,并向未来扩展,在$\lbrace t=0\rbrace$处具有“大爆炸”奇点。我们沿着$\lbrace t=1\rbrace\simeq\mathbb{t}^3$放置线性化系统的初始数据,并研究线性解在折叠方向$t\downarrow 0$的行为。我们的第一个主要结果是近似$L^2$单调恒等式对于线性解。利用它,我们证明了当背景Kasner解足够接近Friedmann-Lemaêtre-Robertson-Walker(FLRW)解时,线性稳定性结果成立。特别地,我们证明了作为$t\downarrow0$,线性解的各种时间尺度分量收敛到沿$\lbrace t=0\rbrace$定义的正则函数。此外,我们通过证明CMC-传输空间坐标规范可以被视为衰减变量抛物线规范族的极限形式,来激励近似单调性的首选方向;抛物线规范中也存在近似单调性恒等式和相应的线性稳定性结果,但相应的抛物线偏微分方程仅在$t向下箭头0$方向上局部适定。最后,基于线性稳定性结果,我们概述了以下结果的证明,其完整证明将在别处出现:FLRW解在$\lbrace t=1\rbrace$处的数据的小扰动下,在塌陷方向$t\downarrow 0$上是全局非线性稳定的。

作者

伊戈尔·罗德尼亚斯基

新泽西州普林斯顿市普林斯顿大学

贾里德·斯派克

马萨诸塞州剑桥麻省理工学院