宇宙正在膨胀的想法可以追溯到近一个世纪前。它由比利时宇宙学家乔治·勒梅特(GeorgesLemaître，1894-1966)于1927年首次提出，两年后由美国天文学家埃德温·哈勃(EdwinHubble，1889-1953)观测证实。哈勃观察到，从天体接收到的光的电磁波谱的红移与它们距地球的距离成正比，这意味着离地球越远的物体移动得越快，宇宙一定在膨胀。

研究使用热力学来描述宇宙的膨胀

1998年，超新星宇宙学项目和高Z超新星搜索小组对非常遥远的超新星的观测表明，宇宙在膨胀时正在加速，而不是因引力而减慢，该模型中添加了令人惊讶的新成分。本来是应该的。这一发现催生了暗能量的概念，暗能量被认为占目前可观测宇宙中所有能量的68%以上，而暗物质和普通物质分别约占27%和5%。

圣保罗州立大学(UNESP)物理系教授马里亚诺·德苏扎(MarianodeSouza)表示：“红移测量结果表明，加速膨胀是绝热的(没有传热)和各向异性的(在不同方向测量时，其大小不同)”在巴西里奥克拉罗。“热力学的基本概念使我们能够推断出，由于压热效应[压力引起的热变化]，绝热膨胀总是伴随着冷却，这可以通过格吕内森比率[Γ，gamma]来量化。”

1908年，德国物理学家EduardAugustGrüneisen(1877-1949)提出了Γeff的数学表达式，即有效Grüneisen参数，它是地球物理学中的一个重要量，经常出现在描述材料热弹性行为的方程中。它结合了三种物理特性：膨胀系数、比热和等温压缩性。

近一个世纪后的2003年，朱立军及其合作者证明，格吕奈森参数的一个特定部分(称为格吕奈森比率)(定义为热膨胀与比热之比)在量子临界点附近显着增加，原因是熵的积累。2010年，Souza和两名德国合作者表明，在有限温度临界点附近也会发生同样的情况。

现在，Souza和UNESP的研究人员在《物理学结果》杂志上发表的一篇文章中，使用Grüneisen参数来描述宇宙膨胀的复杂方面，展示了博士论文的部分内容。第一作者LucasSquillante的研究，他目前是Souza指导下的博士后研究员。

“与宇宙膨胀相关的动力学通常被建模为完美流体，其状态方程为ω=p/ρ，其中ω[omega]是状态方程参数，p是压力，ρ[rho]是尽管ω被广泛使用，但它的物理意义尚未得到适当的讨论，我们研究的重要成果之一是ω与有效值的关系。Grüneisen参数通过Mie-Grüneisen状态方程得到，”Souza说。

Mie-Grüneisen状态方程与压力、体积和温度相关，通常用于确定冲击压缩固体中的压力。

作者使用Grüneisen参数表明，宇宙的持续冷却与压力和温度相关的压热效应有关，并且由于宇宙的绝热膨胀而发生。在此基础上，他们提出格鲁奈森参数在暗能量主导的时代(当前的宇宙时代)是与时间相关的。

这项研究的有趣之处之一是它使用热力学和固态物理概念(例如应力和应变)来描述宇宙的各向异性膨胀。“我们证明，格鲁奈森参数自然地体现在爱因斯坦著名场方程中的能量动量应力张量中，为研究与宇宙膨胀相关的各向异性效应开​​辟了一种新方法。这些并不排除以下可能性：大撕裂，”苏扎说。

大撕裂假说最早于2003年在《物理评论快报》上发表的一篇文章中提出，认为如果暗能量的数量足以加速宇宙膨胀超过临界速度，这可能会撕裂空间的“结构”-时间并撕裂宇宙。

“同样从格鲁奈森参数的角度来看，我们推测从减速膨胀状态(在辐射和物质主导时代)到加速膨胀状态(在暗能量主导时代)的转变类似于热力学相变。这是因为当膨胀从减速变为加速时，eff会改变符号，这种符号变化类似于凝聚态物理中相变的典型特征。”Souza说。

暗能量通常与宇宙常数Λ相关联，该常数最初由爱因斯坦于1917年引入，作为保持宇宙静态平衡所需的排斥力。据一些报道称，爱因斯坦后来拒绝了这个概念。当发现宇宙膨胀正在加速而不是减速时，它就得到了恢复。霸权模型，称为Λ-CMD(Lambda-冷暗物质)，给宇宙常数一个固定值。也就是说，它假设暗能量的密度随着宇宙的膨胀保持恒定。然而，其他模型假设暗能量的密度以及Λ随时间变化。

“为lambda指定一个固定值也意味着为omega指定一个固定值，但是将ω识别为有效的Grüneisen参数使我们能够推断出在暗能量主导时代宇宙膨胀时ω的时间依赖性。这直接导致了时间依赖性Λ，或万有引力常数，”苏扎说。

这项研究可能会带来重要的进展，因为它提供了从热力学和凝聚态物理学角度对宇宙膨胀的新颖解释的一瞥。

除了Souza和Squillante之外，本文的其他合著者还有AntonioSeridonio(UNESPIlhaSolteira)、RobertoLagos-Monaco(UNESPRioClaro)、GabrielGomes(圣保罗大学天文学、地球物理和大气科学研究所、IAG)-USP)、GuilhermeNogueira(UNESPRioClaro)和博士。候选人IsysMello，由Souza监督。