近日，我校物理学院青年教师甘文聪为第一作者、江西师范大学为第一完成单位的研究论文 ‘Quantum Damping of Cosmological Shear: A New Prediction from Loop Quantum Cosmologies’ 已在国际物理学顶级期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters, PRL)正式发表。该成果由甘文聪与美国贝勒大学的王安忠教授、巴西弗卢米嫩塞联邦大学的Leila L. Graef博士、巴西里约热内卢州立大学的Rudnei O. Ramos教授和Gustavo S. Vicente博士合作完成。这标志着我校在引力与相对论研究领域取得了重要突破。
这是继2025年一篇理论PRL工作、2026年一篇实验PRL工作之后，物理学院收获的第三篇PRL论文。该论文也是江西省以第一作者单位发表的第六篇PRL论文。我校物理学院为江西省第一作者单位发表的PRL论文贡献度为50%。这充分彰显了我校在物理学基础研究领域的持续创新能力与省内领跑地位。
近年来，学院在理论物理与实验物理两大方向上齐头并进，高水平成果不断涌现。此次PRL论文的发表，不仅是对研究团队科研实力的充分肯定，也是学院长期坚持前沿基础研究、注重原始创新的成果体现。学院将继续聚焦国际学术前沿，深化科研协作，力争产出更多具有重要影响力的原创性成果，为学校“双一流”建设和江西省基础学科发展贡献力量。
论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/f8tr-bq61
论文介绍：
现代观测表明，当前宇宙在大尺度上呈现高度均匀、各向同性的特征。如何从早期宇宙可能存在的各向异性状态（由剪切标量描述）出发，自然演化出接近 FLRW 的均匀各向同性宇宙，是早期宇宙学中的重要问题。另一方面，经典广义相对论预言的大爆炸奇点也提示我们需要在早期宇宙的普朗克尺度附近引入量子引力效应。在圈量子宇宙学LQC的有效动力学框架中，经典奇点可由非奇异的量子反弹替代。然而，在标准 LQC 的 Bianchi I 宇宙模型中，量子反弹虽可避免经典奇点，但并不必然产生强烈的后反弹剪切衰减；反弹前的各向异性信息仍可能在反弹后保留。如何在不额外引入特殊机制或精细调节初始条件的情况下抑制剪切，是反弹宇宙学中的一个重要问题。
本论文聚焦于 Bianchi I 各向异性宇宙在修正圈量子宇宙学 mLQC-I 中的有效动力学演化。研究发现，在 mLQC-I 框架下，宇宙剪切在量子反弹后的深量子区可被快速抑制，并呈现趋向于零的阻尼行为。该效应主要来源于 mLQC-I 中量子几何修正所导致的非对称反弹动力学，是该模型区别于经典广义相对论、标准 LQC 以及若干已知反弹模型的重要特征。
数值结果显示，在 mLQC-I 框架下，三个空间方向的尺度因子在反弹后迅速扩张进入指数暴涨de Sitter相（图1）；反弹后剪切表现出快速衰减趋势（图2）；而且在论文所考察的尘埃、辐射、自由无质量标量场以及 ekpyrotic 型和polynomial chaotic型标量场等物质源情形下，剪切均指数衰减，说明该机制对物质的状态方程具有较强鲁棒性（图3）。这一结果表明，早期宇宙各向异性的抑制不一定完全依赖额外物质成分或精细调节的初始条件；在 mLQC-I 有效动力学中，量子几何效应本身即可提供一种动力学各向同性化机制。
该研究为圈量子宇宙学中各向异性宇宙如何通过量子反弹进入接近均匀各向同性的宏观扩张阶段提供了新的理论解释，也为比较不同圈量子宇宙学量子化方案提供了新的动力学判据。
研究亮点
1.提出量子几何驱动的剪切阻尼机制。研究揭示 mLQC-I 的量子几何效应可在反弹后快速抑制 Bianchi I 宇宙剪切，使宇宙动力学自然走向各向同性。
2.突破对物质类型的依赖。论文表明该阻尼行为对标准物质状态方程不敏感，覆盖辐射、尘埃、无质量标量场及 ekpyrotic 型和polynomial chaotic型物质等情形。
3.区分不同量子宇宙学反弹模型。结果显示该效应并非所有反弹模型共有，而是 mLQC-I 有效动力学中的新预言，为不同量子化方案的物理判别提供了理论线索。
4.为早期宇宙各向同性起源提供新图像。研究将宇宙反弹、剪切衰减和宏观均匀各向同性扩张联系起来，为理解宇宙初始条件问题提供新的量子引力视角。
成果意义
该工作从量子宇宙学角度研究了早期宇宙各向异性的动力学抑制问题，提出了一种由 mLQC-I 量子几何效应驱动的剪切阻尼机制。不同于依赖特定物质成分或外加初始条件精细调节的方案，该机制在论文所考察的典型物质源下表现出较强鲁棒性，为理解早期宇宙如何由各向异性状态演化至接近 FLRW 的均匀各向同性状态提供了新的理论图像。
该成果体现了我院在引力理论、量子宇宙学和早期宇宙动力学等方向的持续研究积累，展示了我院教师在国际合作研究中的活跃度和学术影响力。
图1：三个空间方向的尺度因子在反弹后迅速扩张进入de Sitter暴涨相。
图2：在 mLQC-I 框架下，剪切标量在量子后反弹区快速下降。
图3：剪切标量在量子后反弹区的快速下降对物态方程不敏感。