从大数巧合到基本常数可变理论

当今宇宙学的主流理论是以一个关键的假设为基础的。在主流理论中引力常数G和光速C都永远保持为同一数值。观测表明这些基本常数确实没有什么明显的变化。然而，迄今的研究仅仅考察了过去10亿年内这些常数的数值，因此认为在整个宇宙时间内不变是值得怀疑的。大约在80年前，一位数学天才发现了大数巧合，所谓大数是指约等于10^40的由宇观和微观物理参量所组成的无量纲量。随着宇宙膨胀的发现，宇观和微观参量之间存在联系从一种信仰，变成了经验定律。大数巧合变成了大数定律。为了解释大数定律，又产生了人择原理与自中心原理之争。带有人择色彩的可变引力常数理论由此而诞生了。近几年来，一些物理学家提出了光速可变理论，用以解决宇宙学的视界问题、平坦性问题以及其他疑难问题。     

人择原理初探

人择原理是现代宇宙学的一个学说,在哥白尼学说的基础上,它重新确立了人在宇宙中的特殊地位,是对哥白尼学说的限制、补充和发展。目前对人择原理的争论颇多。用辩证唯物主义观点正确认识人择原理并对其作出科学评价很有必要。     

头脑风暴

中微子望远镜在宇宙中穿梭的光线由于引力场的影响,必然产生弯曲。所以,利用光学望远镜,我们不能看清宇宙的真实面貌。我想利用中微子的超强穿透性及不受干扰的原理,制造一台中微子望远镜,进而帮助人类正确地认清宇宙的面貌。福建南安市建平中学学生郑锦坚     

人择原理与宇观人天观

由美国物理学家迪克(R.H.Dicke)在1961年首先提出、后经英国天文学家卡特(B.Carter)在1974年大为发挥而日臻完善的人择原理(The Anthropic Principle,亦译作“人的宇宙原理”),是现代西方宇宙学研究中颇有影响的一种学说。钱学森自1981年以来,多次提出要把人择原理“扩展成为人天观”,他认为:“人天观是马克思主义哲学中具体专门针对人体科学     

美天文学家计算出新的宇宙膨胀速度

<正>美国科研团队采用新方法测量宇宙膨胀速度(即所谓哈勃常数)。此前两项研究发现,宇宙目前的膨胀速度比早期预测的膨胀速度快,而新数值则缩小了两者差距。芝加哥大学天文学家利用红巨星测量得出的哈勃常数为69.8km/(s·Mpc),即一个星系与地球的距离每     

人天观、人体科学与人体学

我在两年前写过一篇讲人体科学的东西,提出把美国物理学家Robert H. Dicke在1961年首创,后来英国天文学家Branden Carter在1974年大为发挥的所谓“人的宇宙原理”或“人择原理”(Anthropic Principle)扩展成为人天观,后来我建议     

一种可能的Dirac宇宙学和广义相对论的统一理论

自1937年Dirac提出大数假说后,四十多年来出现了一系列可变引力常数的宇宙学模型,但大多数都在不同程度上存在困难。而且除Canuto等人提出的标量协变理论外,都不能解释广义相对论和Dirac宇宙学的矛盾。然而在Canuto等人的理论中引进了Milne的两种时标假说。Dirac曾经指出:Milne假说是和量子力学与经典力学的对应原理不一致的。因此迄今为止,尚未能建立起一种满意的统一Dirac宇宙学和Einstein广义相对论的理论。     

八大杀手“干掉”地球

<正>地球安全面临的最大威胁来自哪里?如果这些威胁真的发生,它们对人类的危害又会多大?当人类意识到地球、太阳系、银河系,甚至本星系群都不能与宇宙之间划上等号时,就已经意识到,在茫茫空间中,地球就如同一粒尘埃。对人类来说,地球是目前已知的、唯一的家园,虽然地球极其珍贵,但对于宇宙来说,谁会关心一粒尘埃的死活呢?人生有时就是如此的艰难,觊觎地球的杀手并不少,无论哪一个,都能轻易结果了地球的生命,当然也包括人类。     

宇宙的命运

正宇宙注定走向灭亡还是保持永恒?取决于哈勃常数的数值。是什么决定了我们的命运?对于希腊斯多葛学派哲学家来说,人的命天注定。对于像亨利·梭罗(Henry David Thoreau)这样的先验论者来说,我命由我不由天。对现代宇宙学家来说,命运完全是另外一回事:一个攸关万物、与人无关的物理过程,可以归结为一个重要数字——"哈勃常数"。     

宇宙膨胀的减速

在现代标准宇宙学模型中,有两个重要的参量;哈勃常数H_0及减速因子q_0。哈勃常数标志着现今宇宙的膨胀速率,它和目前宇宙的年龄t_0有直接的关系.宇宙年龄大体上就等于哈勃常数的倒数,即t_0≈H_0~(-1)。自从1929年啥勃首次确定H_0值以来,测量方法     

人择原理及其提出的问题

《人择原理及其提出的问题》是一篇饶有兴味的文章,它不仅对本刊曾刊出狄拉克的“大数假说”(3卷7期)一文提出了另一种解释,而且它从另一角度提出了我们人类认识客观世界的某种局限性。“人择原理”这一学说的提出看来不仅有其科学意义,还更有其哲学意义,值得一读。     

常数诱发科学发现的一个重要范例——试论普朗克常数在量子发现中的作用

物理学家琼斯曾就普朗克常数的意义说过这样一段话：“虽然h的数值很小，但是我们应当承认它是关系到保证宇宙的存在的，如果说h严格地等于零，那么宇宙间的物质能量将在十亿万之一秒的时间内全部变为辐射。”本文中笔者试图论证：像普朗克常数这样一个具有重     

测量最简单宇宙的大小

美国普林斯顿大学进行的新的分析表明,宇宙的最简单宇宙学模型可能与现实世界很好符合。这就是说,宇宙的确具有引力“闭合”所需的密度,而不需要与爱因斯坦引入广义相对论方程中的系数(所谓宇宙常数)有关的复杂化。至今,对宇宙密度的估计不能对关键问题给出精确的解答。但已建议,宇宙具有比要求的临界密     

生命:一个难解的宇宙之谜

与宏大的宇宙相比,地球竟是如此的"渺小":只相当于目前已发现的宇宙尺度的10-22.在广阔无垠的宇宙之中,地球简直就是一粒"微尘".然而,就在这个宇宙的"微尘"之上,却存在着一种生命现象,居住着众多的生物,人自然是它们当之无愧的代表.尽管人的生命是如此脆弱:与星球的寿命相比,人的一生只及星球的十亿分之一;宇宙尺度的温度只要变化10-10,人类便会化为乌有.然而,这个生灵又是如此伟大:人类利用所掌握的知识,能够对存在已上百亿年的宇宙进行探索,并将宇宙的奥秘了解得越来越清晰.就连人类也不由得发出惊叹:生命竟如此神秘而富有魅力!     

光子、热力学与膨胀宇宙

基于宇宙学观测以及含宇宙常数的广义相对论场方程建立的标准宇宙模型,存在着违背物理学基本规律的疑难,提示我们需要仔细审视宇宙动力学的物理基础.例如,同实物退耦后的背景黑体辐射光子数目不再随宇宙膨胀而变化,但宇宙学红移效应导致辐射温度反比于宇宙尺度下降,则背景辐射总能量也反比于宇宙尺度而不断减少,违背了热力学第一定律,损失的宇宙背景辐射能量到哪里去了?又如,宇宙常数对应的暗能量密度不随时间变化,膨胀宇宙中物质不断被创生,总能量随宇宙膨胀趋于无穷.在宇宙学中坚持能量守恒,需要限制暗物质和暗能量的基本物理性质,其中作为零质量玻色子的光子扮演着重要角色.基于爱因斯坦场方程同时又不放弃能量守恒定律的宇宙学模型,给出了和标准模型完全不同因而可以被观测证实或证伪的演化图景:暗物质同暗能量平衡状态下的匀速膨胀才是宇宙的常态,而减速或加速膨胀只是宇宙介质相变导致的瞬态过程.近期开始出现的高精度宇宙学观测结果对标准模型提出了挑战,而有利于能量守恒宇宙模型的预期.正在进行和计划中的宇宙学观测将最终判定2类模型,并且推动基本物理的发展.     

宇宙学中的人择预言

在科学术语中,也许没有比“人择”一词造成更多混淆的术语了.人择原理有许许多多种版本,这些版本相互不同甚至矛盾.但是,“人择”一词已被广泛使用且日益流行,任何试图改变这个术语的做法均已为时过晚.科学的一个准则是任何科学理论必须能证实或证伪.人择原理采用这样的形式：先验概率分布由一种人择权重确定的话,它便具备了科学的预言能力.     

向传统的宇宙学理论挑战

1994年，由华盛顿特区卡内基学院温迪·弗里特曼（WendyFreedmann）领导的天文学家研究小组，利用哈勃太空望远镜估算出了能反映宇宙膨胀速度有多大的哈勃常数值。这件事令全世界为之震惊，该小组所获得的数值大约是每吉秒差距85km／s（秒差距是天体距离单位，相当于3．26光年），这个结果似乎表明宇宙从大爆炸时期的高压态膨胀成目前样子所花的时间远远小于100亿年。由于我们所处的银河系存在年龄比宇宙本身还大得多的星体，这些星体存在的时间已达120～140亿年了，因而所有这些情况都今天文学家感到极为棘手。数十年来，对哈勃常数值的估…     

大数假说及其后果

我们宇宙中的两种长程力引力与电磁力之比,宇宙的年龄,宇宙的总质量,它们之间有无一定的联系?基本物理常数会不会变?采用自然单位之后得出的一系列无量纲数的含义何在?这是著名物理学家狄拉克在其大数假说中向我们提出的问题.     

科学知识结构中的一般系统论和控制论

自古以来,人类就力图使自己关于周围现实的观念系统化。当然,随着科学和实践的发展,这些观念也在变化、精确和修正。在上一世纪后半叶,恩格斯所创立的关于物质运动基本形式及其相互联系和从属关系的学说,对于人类有关我们周围现实的观念的系统化,有着特别重大的意义。二十世纪初期科学的世界图景,由于人类洞悉了原子内部,揭开了基本粒子世界而复杂化了。这里我们理会科学世界图景,还不仅限于科学的体系,而且也包含着有价值的观点。亚原子物理学的出现,开始了致力于微观世界的研究。同时,由于越来越广泛地利用技术手段,人类扩大了自己对宇宙认识的范围。这样,人类就日益深刻地洞察了宏观世     

揭开宇宙之谜的七大新论

人类对宇宙的研究已取得了惊人的进展,但在整个宇宙论的研究领域,依然存在着不少悬念和难以解答的问题。近几年来,人类终于确认了宇宙的年龄为137亿年,并公认为宇宙最初起源于刚刚诞生时的大爆炸。为了观测宇宙诞生初期发射的光,即观测某种宇宙微波的背景放射现象,人类已经发射了微波观测卫星(WMAP)。 尽管人类已作出不懈的努力,但仍没有一套能解释整个宇宙产生之谜的完整确凿的理论,有些解释