非线性标量场为物质场的宇宙模型

宇宙的奇性问题始终是研究Einstein方程解的一个很重要的问题.根据Einstein场方程,在一个充满玻思-英费尔德非线性标量场为物质场的宇宙中,我们发现当非线性标量场的参量λ>0时,有一个有奇性的宇宙模型解;当参量λ<0时,有一个非奇性的宇宙模型解.引力系统的作用量取为     

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…     

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.     

双标量场的宇宙波函数

本文利用Hartle和Hawking的方法,求得了具有双标量相互作用场的宇宙波函数及五维情况下相应的Wheeler-De Witt方程的解。Hartle和Hawking指出宇宙波函数应为     

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.     

《场的量子理论》

场的量子理论,又名量子场论,是理论物理的重要领域。它是量子力学与相对论在物质微观运动规律方面的新发展。本书采取了历史的方法,从量子力学的发展中提出的困难谈起,逐步深入到如何修改理论,发展理论,从解决旧的理论中的矛盾,得到新的更符合于基本粒子运动与吸收放出等规律的新的理论。在叙述基本理论中,作者对介子场、狄拉克场都从经典的理论到量子理论,从而阐明了为何要量子化,如何量子化的问题。对于电磁场,这本书更是特别着重地对标量场和纵场的处理,介绍了新旧     

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.     

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     

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     

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:     

10维Einstein-MaxWell宇宙的暴涨解

李新洲等研究了带Kalb-Ramond场的11维宇宙模型,得到了内部空间收缩和3维空间暴涨的物理解。本文考虑了一个带U(1)规范场的10维宇宙模型。总作用量为     

超代数处理三波相互作用模型

一、介绍 三波相互作用模型在等离子体物理和非线性光学中占有相当重要的位置。它的经典情形和量子情形曾被许多作者研究过。如文献[4]所展示的,量子模型与Lee模型有关。在本文中,我们将用Grassmann代数和反散射方法讨论含有一个C数波场和两个Grassmann场的经典三波相互作用模型。我们证实了该模型是完全可积的并且具有无穷多个     

具有内禀拓扑荷的非线性σ-模型

我们将构造一个具有内禀拓扑性质的非线性σ-模型。在这个模型中,独立的非线性复标量场,π(x)及其偏导数,将以特定的组合给出一个二维球S~2上的U(1)联络。这个联络与磁单极的吴一杨势脚形式相同。因此,相应的拓扑荷与磁单极具有相同的性质,而在我们的模型中,事先并没有引进任何规范场。     

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。     

复标量场的新正交完备表象与应用

给出复标量场φ（ｘ）与φ＾＋（的新的共同本征态，它们组成一个正交完备的矢量空间。在此基础上，电荷共轭幺正算符与复标量场的Ｂｏｇｇｏｌｙｕｂｏｖ变换可以干净利落地导出，给出的本征态不同于２个独立实标量场本征态的直积，因此称为关联本征态。     

动态Dilaton-Maxwell复合场及其黑洞的Hawking辐射

自从Balbinot使用并推广Davies等的方法来研究考虑到反作用时的蒸发黑洞的Hawking辐射,这一领域引起了人们广泛的兴趣.在导出蒸发黑洞度规的过程中,一般均在能动张量中引入发光率(Luminosity)为L的辐射作用项,从而将黑洞质量的减少归结为向外辐射流的作用.Dilaton-Maxwell复合场中除了电磁场外还存在着中性标量场(Dila ton场).标量-张量(ST)引力理论现在仍被认为是基础引力理论的一种允许的扩展形式.最近Turyshev利用弦理论给出Dilaton-Maxwell复合场一静态球对称解,并证明Dilaton荷     

真空涨落与基本粒子构成

在GWS理论中,利用Higgs场、规范场与旋量场之间的相互作用形成了W、Z~0与轻子,其中Higgs场就是一类真空标量场。Heisenberg曾用旋量场构成费米子。李政道从σ模型出发建立了非线性旋量场方程。在此基础上我们试着再前进一步,假设存在标量、矢量、旋量真空场,并且假定各类粒子分别由它们的涨落形成。按此方案,我们讨论了几类非线性方程的典型解,还着重用数值法求解了九类非线性旋量场方程的孤粒子解。最后对结果作了评论。     

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     

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.     

空实物虚论——试论现代宇宙景图的深层基础

现代科学的宇宙景图是：由基态的量子场构成俗称“真空”的背景空间，量子场的激发态形成各种物质粒子和物体，似乎真正的真空已经为量子场消除了。但是，鉴于量子场具有变化的密度和存在内部相对运动这两点则表明它并非完全充实的介质，而是充满着微小真空空隙的云雾状东西(因为场的密度实际是由单位体积中的场物质量与其中的