攀登宇宙金字塔

天有多高?数千年来,人类孜孜不倦地探索这一奥秘,企图找到问题的答案。从盖天说、混天说、地心说、日心说、银河系、大银河系,到现今的150亿光年的可见宇宙——宇宙金字塔的每一级台阶上都留有人类奋斗的足迹;而每登上一级新台阶,宇宙的尺度都会急剧扩大,人类的宇宙观也都会发生翻天覆地的变化。现在,让我们沿着这条足迹,追溯人类攀登宇宙金字塔的曲折历程。月亮,宇宙金字塔的第一级天穹上最夺目的天体是又大又亮的月亮和太阳,人类的先祖可能早就猜出它们是离地球最近的天体。在公元2世纪托勒密的地心说里,月亮是第一重天,太阳是第四重天。一个朴实而古老的问题是:月亮与     

挑战物理学的暗宇宙--现代宇宙学世纪回眸

继“宇宙加速膨胀”当选为美国《科学》周刊1998年最大爆炸性新闻之后，“暗宇宙”又摘取了该刊2003年十大科学成就的桂冠。为什么说宇宙是“黑暗的”?什么是暗物质和暗能量?它与人们熟知的灿烂星河有何关系?人们是怎么知道它们的存在的?要弄清这些问题，需回顾20世纪初以来近百年的现代宇宙学史。     

对宇宙学常数的认识历程

科学史上有这样一种现象,即某些科学概念在特定的场合里被提出,后来被否定,之后又在新的场合里复出,且复出后的概念往往具有更深刻的含义,并会对相关科学领域的发展起重要作用.宇宙学常数就经历着这样的起落和变迁,它正从一度被认为的科学史上的"大错误"演变为一个有丰富物理内涵的可观测量.近年来,宇宙学常数更成为物理学家和宇宙学家讨论的一个热点.     

2维O(1,1)对偶弦模型中的宇宙学解

研究了2维O(1,1)对偶弦模型中的β函数,推导了β函数的重整化群方程,获得了无弦源耦合与弦源耦合的宇宙学解,还讨论了这些解的一般性质.结果表明弦源耦合的宇宙学解具有自对偶性,并可用来描述前大爆炸时宇宙的演化过程.     

宇宙是个放大镜

现代宇宙学,是爱因斯坦创立广义相对论后,把广义相对论应用于宇宙学研究而开创出来的。在全球科学界纪念爱因斯坦逝世50周年之际,美国天文学家对他100年前提出的广义相对论的一个推论进行了首次印证。     

量子宇宙学和宇宙创生

将量子力学用于整体宇宙,宇宙学家希望窥视宇宙创生时刻。我们许多人遥望晴朗夜空而询问:"所有这些来自何方?"许多世纪以来,哲学家和神学家沉思默想的这个问题是科学研究所不可企及的。仅在本世纪我们才有足够精妙而严密的理论借以窥视宇宙极早期。运用爱因斯坦的广义相对论,将时间逆转,研究人员推断宇宙是在一个体积小、密度大、温度高的区域中出现的。     

原初连续功率谱宇宙模型下暗物质晕的质量函数

最近的宇宙学观测结果给出了一个具有原初连续谱功率指数(RSI-CDM)的ΛCDM冷暗物质宇宙模型,而不是标准的尺度无关谱(PL-CDM).基于这个结果,应用半解析近似,对Jenkins et al(J01)质量方程进行了研究,同时在各个连续谱指数暗能量宇宙学模型下计算出这些模型对应的宇宙中最大暗物质晕的位里质量.结果表明,PL-CDM和RSI-CDM宇宙学模型在低红移处有微小差别.与PL-CDM相比, RSI-CDM在低红移处小质量暗晕的质量丰度较大,但在大结构质量晕中两者差别不明显, 而且这个差异随着红移降低而增大.RSI-CDM在高红移处压低了任何尺度的暗晕质量丰度.关于最大位里质量,平坦空间ΛCDM宇宙学模型在PL-CDM和RSI-CDM都给出更多大质量天体.因此,对PL-CDM和RSI-CDM功率谱模型,都可以用最大位里质量来区别不同的宇宙学模型.     

量子宇宙学的发展及影响

半个世纪以来，人们普遍接受了建立在广义相对论基础上的大爆炸学说，后来又确立了大爆炸早期的暴涨阶段，对于在这个标准模型中存在的疑难，人们试图从宇宙的创生期，应运量子理论来找出答案，文章尝试着从这个探索过程中，理清量子宇宙学的形成、内涵及影响，并期望能为以后的研究理清一个思路。     

一个疯狂的宇宙

几个世纪以来 ,天文学家一直在研究宇宙中的星系和大尺度结构是如何形成的。在 2 0世纪后半叶 ,宇宙学家发现这些过程有一个见证者 ,它就是温度仅为几K的宇宙微波背景辐射 (cosmicmicrowaveback ground,CMB)———大爆炸的余辉。恰恰在物质形成结构之前 ,CMB遍布了整个宇宙。大约 1 0年前 ,科学家发现了CMB的有效温度存在着微小的变化 ,这为研究星系的早期形成以及之后的演化提供了重要的线索。现在 ,另一个观测证据显示 ,这些温度上的差异始于大爆炸之后大约 40万年。通过位于南极的射电望远镜———度角干涉仪 (DegreeAngularScaleI…