研究了在空间平坦的Friedmann-Lemaêtre-Robertson-Walker(FLRW)宇宙中具有恒定截面的膨胀无质量气体的耗散动力学。将求解完全非线性相对论Boltzmann方程的数学问题重新转化为一组非线性常微分方程,用于求解单粒子分布函数的矩。动量空间分辨率由力矩层次中包含的非流体动力模式的数量决定,即由截断顺序决定。我们表明,在FLRW时空中,非流体动力模式与流体动力自由度完全解耦。这导致系统作为理想流体流动,同时产生熵。非线性Boltzmann方程的解显示了具有非平凡动量依赖性的分布函数的瞬态尾部。弛豫时间近似和线性化的玻尔兹曼方程都无法正确捕捉到这种尾巴的演化。然而,后者探测了弛豫时间近似无法解决的其他高动量细节。虽然FLRW时空的扩展速度慢到足以使系统走向(而不是远离)局部热平衡,但对于系统实际达到完全局部平衡来说,这一速度还不够慢。在弛豫时间近似下,平衡速度最快,其次是带有线性和完全非线性Boltzmann碰撞项的动力学演化。
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统计物理与热力学核物理学流体动力学引力、宇宙学和天体物理学