爱因斯坦引力理论中非线性标量场的虫洞浇

1987年霍金首先提出的虫洞是极早期宇宙中联系两个不同拓扑的时空的瞬子解[1,2]瞬子把两个不同拓扑的时空通过量子隧道效应联系起来.这种虫洞在量子宇宙学、弦及量子引力理论中起着很重要的作用.关于引力理论中弦及Branes理论的研究告诉我们,Branes的低能等效场是非线性Bom-Infeld型的[3-7],在研究了Bom-Infeld(B-Ⅰ)标量场的量子宇宙波函数[8]以后,接着就要研究的是非线性B-Ⅰ标量场的虫洞解,本研究在标量场变化率(φ)很小及很大两个极限条件下求出了虫洞解.     

爱因斯坦引力理论中非线性标量场的虫洞解

198 7年霍金首先提出的虫洞是极早期宇宙中联系两个不同拓扑的时空的瞬子解[1 ,2 ] .瞬子把两个不同拓扑的时空通过量子隧道效应联系起来 .这种虫洞在量子宇宙学、弦及量子引力理论中起着很重要的作用 .关于引力理论中弦及Ｂｒａｎｅｓ理论的研究告诉我们 ,Ｂｒａｎｅｓ的低能等效场是非线性Ｂｏｒｎ Ｉｎｆｅｌｄ型的[3 - 7] ,在研究了Ｂｏｒｎ Ｉｎｆｅｌｄ(Ｂ Ｉ)标量场的量子宇宙波函数[8] 以后 ,接着就要研究的是非线性Ｂ Ｉ标量场的虫洞解 ,本研究在标量场变化率 ( φ)很小及很大两个极限条件下求出了虫洞解 .在 φ很小时 ,求得虫洞…     

宇宙背景温度可能起源于量子场真空

在量子场真空中具有加速度的粒子会导致温度的出现,这个理论用于粒子物理学是可行的.量子场真空存在着温度效应.宇宙空间飞行着大量的荷电粒子,在电磁场的作用下频繁地产生加速度.具有加速度的宇宙线粒子在真空(量子场的最低能量态)中也就应有温度效应发生. 粒子加速度a与温度T的关系为kT=1/2 ah/πc,(1)这里k是玻尔茨曼常数,c是光速,h是普朗克常数.现在我们用量纲的方法,从宇宙线和天体物理的观测数据来估算宇宙背景温度T_0的数量级.荷电粒子平均加速度(?)与电磁场强度成正比,因此,(?)与宇宙空间的电磁能密度成正比.对于背景温度,应当用星系际磁场能     

度规的量子涨落对宇宙演化的影响

修改引力最一般的方法,是考虑用里奇标量的一般函数代替爱因斯坦-海森伯作用量,也即f(R)理论.本文即根据海森伯的度规非微扰量子化方法,提出了一种新的修改引力理论,即把度规算符分解为经典部分和量子涨落部分,得到修改引力的场方程和守恒方程.应用到Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker时空,得到修改的弗雷德曼方程.由于度规的量子涨落,在一定条件下,可以实现反弹宇宙;或者在暗能量主导的时期,宇宙的膨胀速度也可能减慢,并根据物理条件,对相关参数进行了必要的限制.我们不仅分析了度规的量子涨落对辐射和尘埃演化时期的影响,而且还给出了量子涨落对暴涨参数——如慢滚参数、光谱指数和原初曲率扰动谱的修正.     

宇宙暴胀的根源

标准宇宙学模型认为宇宙起源于大爆炸,并且经历了暴胀阶段。然而,为什么早期宇宙会暴胀,存在不同的理论假设。一个理想的模型是宇宙起源于真空,并演化为今天的宇宙。通过求解量子宇宙学方程,并使用德布罗意-玻姆量子轨道理论,可以获得真空暴胀解。随着微波背景辐射观测精度的提高,这一模型的正确性有望获得实验检验。     

时间对称性反弹宇宙模型与早期宇宙的视界问题

刘辽等人(物理学报,31(1982),1676)通过考虑物质场量子单圈修正,提出了一个在物理上和哲学上均可接受的“时间对称性反弹宇宙模型”。本文将证明,该模型不存在宇宙的视界问题。首先作变换dη=a~(-1)dt,将该模型表为宇宙时     

玻恩-英费尔德非线性标量场为物质场的量子宇宙模型

最近,Lemos采用Arnowitt-Deser-Misner的方法讨论带有标量场的平坦的R-W量子宇宙模型,得到一个非奇性的量子宇宙模型.我们采用流行的以Hawking,Vilenkin和Linde为代表人物的量子宇宙学方法,发现对于非线性玻恩·英费尔德标量场的R-W量子宇宙模型,当非线性标量场的参量λ>0时,仍能得到一个非奇性量子宇宙模型解.系统作用量取为:     

量子理论的本体论基础

迄今为止,几乎普遍地认为量子理论只是提供了测量结果的各种统计预示,大多数量子物理学家倾向于认为:量子力学的诞生标志着本体论一劳永逸地退出了物理学领域。然而,这仅仅是一种幻觉。本文系统地阐述了一种同量子理论相协调的本体论,它奠定了D.玻姆的量子力学因果解释的形而上学基础。在这种本体论中,无需求助于观察者以及波函数编缩(wave function collapse)等概念,就可以讨论同宇宙客观存在相关的一些问题,这样,     

高维球对称时空中荷电玻色子的束缚态

黑洞周围的量子引力束缚态与量子宇宙及真空理论研究有重要联系,所以近年来许多作者进行了广泛的研究。最近,由于超弦理论和Kaluza-Klein超引力理论的发展,促使人们去研究高维时空中的物理问题。Emel'yanov等曾详细地评述过高维时空的研究现状。Myers等得到了高维时空的Schwarzchild度规,Reissner-Nordstrm(R-N)度规和Kerr     

万物归于无

一些大胆的新物理学基于虚无空间涨落,可能把自然界的力统一起来,从而解释了量子理论的机理和宇宙的出处.     

在Einstein—Cartan理论中宇宙无毛猜想（CNHC）的验证

20世纪 80年代初Ｃｏｌｌｉｎｓ和Ｈａｗｋｉｎｇ在Ｅｉｎｓｔｅｉｎ引力理论框架中提出宇宙无毛猜想 (ＣＮＨＣ) :如果宇宙真空场 (即宇宙常数 )存在 ,所有各向异性Ｂｉａｎｃｈｉ时空演化都将渐近趋向ｄｅＳｉｔｔｅｒ时空 .如果这个猜想是对的 ,我们就能容易地明白为什么极早时期宇宙必然会发生暴胀 ,为何我们的宇宙经历暴胀后导致整体的各向同性和均匀性 .直至最近这个问题讨论还很热烈[1-3 ] .　　极早时期的宇宙 ,由于宇宙中所有粒子的自旋能和粒子总能相比较不能忽略 ,所以必须考虑自旋对引力及时空的影响 .为此我们必须根据爱因斯坦…     

QCD、大统一和宇宙年代

宇宙学的任务就是在大范围和长时间内研究时空,中心问题是在于选择切合实际的宇宙模型,阐明宇宙随时间演化的特征.在弗利德曼首先讨论的均匀和各向同性的宇宙模型中,宇宙是一个膨胀着的体系.这模型和观测数据是相符合的.另一方面,基本粒子物理学的量子色动力学(QCD)较成功地解释了强相互作用的实验现象,天体物理学家与宇宙学家把它应用到早期的     

具有物质场的量子Kaluza-Klein宇宙学

一 宇宙的创生是宇宙学研究中最重要的问题之一。HartIe和Hawking指出可用量子宇宙论来解决上述问题,他们给出的一个可能方案是,宇宙量子态必须是欧氏量子引力理论中的“基态”。这种基态可表述为:任何三维紧致面的量子幄度应表为所有正定的以这三维面为一边界的紧致四维流形的路径积分。这个方案体现了如下的观念:宇宙是“无”创生的。 宇宙波函数为“基态”即取如下形式:     

强磁场下逆康普顿散射矩阵元的计算

在宇宙中存在10~(12)～10~(13)高斯的强磁场,又有大量高能自由电子和低能光子,故强磁场下逆康普顿散射过程非常重要.利用量子电动力学可对它进行计算。微分截面dσ_(i→f)与矩阵     

电磁场的量子化及有关科学问题

本文主旨仍是讨论经典电磁理论的局限和量子理论的发展所造成的影响.文章首先指出,经典力学中的La-grange-Hamilton数学方法和运动理论已被近代电磁理论和量子理论继承下来并加以应用.随后,细致地论述了量子电动力学(QED)的历史和发展.讨论了场的量子化、场的非线性化、量子场等科学问题.     

含整体单极子的黑洞外部时空中的陀螺自转轴的进动效应

早期宇宙中真空相变可导致诸如单极子、宇宙弦一类的拓扑缺陷,这些缺陷的出现与局域或整体对称破缺有关。单极子和宇宙弦的出现可能会在宇宙中引起一些重要的、可观测的效应,也许对星系的形成产生影响。近来人们对单极子的研究十分感兴趣。Barriola和Vilenkin得到了在O(3)中整体单极子引力场。我们研究了现实局域单极子引力场。文献[8]讨论了在宇宙相变过程中由于整体单极子的形成而导致的量子引力粒子产生效应。文     

宇宙中最奇怪的事物:量子缰结

量子(光子)缰结并非科学新闻,且已将此现象应用于技术,尽管如此,但对其本质的认识还是个谜。量子论的奠基人薛定根把缰结现象称之为量子理论的主要特性;爱因斯坦因无法解释,把它称之为“鬼魅行为”。那么量子(或光子)缰结究竟是怎么回事?简单地打个比喻,若有光子A和光子B相互缰结,即使两者相隔甚远(如几十亿光年),可是它们会产生即时的因果联系。譬如你打一下光子A,那个相离甚远的光子B会即时感到“痛”。不是说光速(30万公里/秒)是宇宙中的最高速度吗?那么它们是如何取得即时的联系?目前尚无答案。虽然在理论上早就出现量子缰结,不过迄今…     

用宇宙背景探测卫星观察大爆炸辐射

美国国家航空航天局(NASA)正着手一项价值2亿3千万美元的航天任务,目的是研究150亿年前这个宇宙是如何由一次物质的大爆炸演化而来的.一般认为,宇宙中所有的星系,它的恒星、行星均由大爆炸所形成.按计划,1989年11月底将把一个宇宙背景探测卫星(COBE)发射上天.这个卫星重2.5吨,是专门设计来研究有关大爆炸理论的大多数基本科学问题的.这些问题包括:     

物理学的困顿:下一步是什么?

在量子理论和爱因斯坦的相对论颠覆一切之前不久,维多利亚时代后期科学家似乎还都觉得"现在在物理学中已没有什么新东西可发现了". 今天已不存在这样的自大.相对论已生成了极为准确的宇宙模型,但要使这个模型工作,我们必须对我们所看到的宇宙,用无数我们未看见的其他东西加以补充.     

是什么驱动宇宙暴胀?

尽管热大爆炸宇宙学取得了巨大的成功,它所预言的轻元素丰度以及宇宙微波背景辐射等都得到了大量观测的支持,但是热大爆炸宇宙学依然面临诸如平坦性和视界等无法克服的疑难问题.在热大爆炸之前,宇宙历经暴胀,在极短时间内膨胀了极大的倍数,抹匀了宇宙初期的不均性和拉平了宇宙空间几何,从而简单合理地解决了热大爆炸宇宙学面临的诸多疑难问题.并且,起源于暴胀时期的量子涨落可以自然地提供导致形成宇宙大尺度结构和微波背景辐射各向异性的原初密度涨落.目前被广泛接受的图像是:暴胀由标量场(也被称为暴胀子)的一段较为平缓的势能驱动,期间暴胀子的动能远小于它的势能.然而,暴胀子的物理起源依然不清楚,需要通过未来更多的理论研究和观测来揭示宇宙暴胀的机制.