从量子涨落到宇宙纹理
从暴胀时一个微小的量子抖动出发,看它离开视界、冻结成种子,再和 Planck 的限制对照。随后亲手复算一条原初谱,并学会读研究者怎样搜索特征和非高斯信号。
一个量子涨落怎样长成宇宙结构
最初一瞬,空间膨胀得极快,量子抖动来不及消散就被冻结下来。跟着一个涨落,从真空一路走到星系的种子。
被拉伸的涨落离开视界后为什么不再变化
把涨落固定的共动波数和不断增大的 aH 相比,找出它离开视界的时刻,再说明曲率涨落为何从此保持不变。
推导算出原初谱所用的模式方程
用 e 倍数写出暴胀子背景演化,推导曲率模式方程,从 Bunch–Davies 真空起步,并用 Wronskian 检查数值解。
谱指数、张量比和挤压三角形各在测量什么
推导谱指数和张量标量比,用 Planck 与 PDG 的限制检验两种势能,并说明单场挤压极限的非高斯性为何极小。
复算一条原初谱,并检验求解器
运行小型 Python 参考程序,先对照幂律暴胀的精确谱,再复算五个固定模型,把谱指数和张量比与 Planck 对照。
怎样读 Planck 对暴胀特征与非高斯性的搜索
带读 Planck 2018 X、IX 与 PDG 2025 综述:台阶模板、拟合改善与证据的区别、双谱模板,以及再加热带来的简并。
自己复算这些谱
下载 Python 参考程序、基准、输入与预期输出 (23973 B)
NumPy 与 SciPy 积分背景演化,并把每个模式从真空态积分到冻结。预期结果由 Python 3.9.6、NumPy 2.0.2 和 SciPy 1.13.1 生成。ZIP 不含浏览器 Engine,也不含论文原文。
SHA-256 与文件说明
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五个输入是 Lab 预设背后的固定模型。预期输出是自有模型计算,不是观测数据。在相同软件版本下,全新解压后的复算结果与之完全一致。
来源与计算范围
- Planck Collaboration, Planck 2018 results. X. Constraints on inflation, arXiv:1807.06211v2
核读 v2 全文(2019年8月2日),重点是第4.2节与第7.1至7.3节:式47至48、式57至62的台阶模板、表11先验、表12台阶结果与图28。课程引用的谱指数与振幅取自其参数表。
- Planck Collaboration, Planck 2018 results. IX. Constraints on primordial non-Gaussianity, arXiv:1905.05697v1
核读 v1 全文,重点是第2.1至2.2节(式1至3,以 Bardeen 势而不是曲率扰动书写)、表5扣除透镜-ISW 后的 SMICA T+E 最终结果,以及表10经 look-elsewhere 修正的特征模型峰值统计。
- Ellis, Vennin & Wands, Review 23: Inflation, Review of Particle Physics (PDG 2025, revised August 2025)
通读全文。使用第23.3.4节式23.55至23.57及其中关于 ACT 组合结果的说明、第23.6节关于再加热与主尺度离开视界后 e 倍数的讨论,以及第23.7.3.2节式23.101至23.103 中局域非高斯幅度的符号约定和单场挤压极限值。
- Adams, Cresswell & Easther, Inflationary perturbations from a potential with a step (2001), astro-ph/0102236v2
通读 v2。式1给出我们采用的 tanh 台阶;式6至19给出以 e 倍数为时间的模式方程与初值。我们的代码独立编写,台阶加在 Starobinsky 高原和二次势上,不只是原文的二次势情形。
- Maldacena, Non-Gaussian features of primordial fluctuations in single field inflationary models (2003), astro-ph/0210603v5
通读 v5。式1.2给出挤压极限的论证。该文的谱指数符号指偏离标度不变的量,相当于现代写法中谱指数减一。
- Creminelli & Zaldarriaga, Single field consistency relation for the 3-point function (2004), astro-ph/0407059v2
通读 v2。式1给出任意单场模型的一致性关系。式5 定义的局域非高斯幅度与 Planck、PDG 符号相反;我们采用 PDG 的符号,不使用也不改写式6。
- Stewart & Lyth, A more accurate analytic calculation of the spectrum of cosmological perturbations produced during inflation (1993), gr-qc/9302019v1
通读 v1,并对照扫描页第4至6页。式31、41、43 给出幂律暴胀的精确谱,我们的求解器必须复现它们。
- CLASS explanatory.ini, lesgourg/class_public commit c5d93d01990116162b408b789b62ec5669fc4ea4
核读原初谱选项:主尺度波数设置、数值暴胀 inflation_V,以及用 external_Pk 把自己的谱表交给 CLASS 的方式。本课程没有运行 CLASS。
- Original background and mode calculations with an independent Python reference
自有计算:Lab 积分器与独立的 NumPy/SciPy 参考在五个预设上相对差别小于万分之三。ZIP 内含 Python 参考、闭式基准、五个输入与预期输出,不含 Engine 代码或论文原文。