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     

几种主要的宇宙学模型

尽管研究宇宙整体的结构、运动和演化是自古以来人类最关心的课题之一,但是直到正确的引力理论建立以前,获得科学的宇宙理论是不可能的.牛顿的引力理论在研究一般天体运行的问题上是强有力的,并且与观察符合得相当好.但在考虑宇宙学问题时却出现了许多不可克服的困难.爱因斯坦的广义相对论是更完善的引力理论,1917年他的著名论文《用广义相对论对整个宇宙的考察》通常被认为是近代宇宙学在理论上的先声.在该文中他第一次提出了有限无边的宇宙模型,向传统的时空观提出了挑战.在广义相对论的影响下,许多其他的引力理论纷纷被提出,并出现了各式各样的宇宙模型。1929年,哈勃(Hubble)发现了星系的视星等与     

宇宙学:从Robertson到今天

把罗伯特近(Howard Percy Robertson)对宇宙学的杰出贡献提给这次纪念讲演,对我来说是一个巨大荣誉,这感受,通过阅读罗伯特逊过去的优秀作品目录而进一步增强了。要评价罗伯特逊的工作,就必须了解其背景。爱因斯坦创立了广义相对论,它是现代的引力理论。在这理论中,引力和宇宙学都被几何化了。爱因斯坦本人想象了一个空间上封闭的、时间上独立的宇宙。弗里德曼(Alexander Friemann)找到了——或者说猜到了——爱因斯坦方程的一个非静止的宇宙解。哈勃(Edwin P.Hubble)关于遥远星系红移的发现,进一步证实了这样的观念,即宇宙通过其膨胀而进化。     

宇宙的起源—大爆炸宇宙学介绍

关于宇宙起源,历史上曾经出现过各种各样的想象和神话传说。但宇宙的起源本身却是一个科学问题。20世纪以来,人们在宇宙观测中取得了越来越多的重大发现,从而逐渐建立起大爆炸宇宙学模型。大爆炸宇宙学模型的背景20世纪20年代,美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时,首先发现了光谱的红移,认识到了旋涡星云正快速远离人们而去。1929年哈勃把这种退行红移的测量与星系的距离的测量结合起来,得出了     

宇宙环境新认知——有关2019年度诺贝尔物理学奖的理解

<正>2019年度诺贝尔物理学奖同时授予了系外行星和宇宙学领域,以表彰天文学家米歇尔·梅耶(Michel Mayor)与迪迪尔·奎罗兹(Didier Queloz)在系外行星发现上做出的突出贡献,以及理论宇宙学家詹姆斯·皮布尔斯(James Peebles)从理论角度为现代宇宙学物理体系的建立做出的杰出贡献.诺贝尔奖委员会给出的理由是"为我们理解宇宙的演化和地球在宇宙中的位置做出的贡献",以他们3人为代表的科学家们为人类在现代科学的框架下重新认识自身与宇宙的关系提供了重要思路.一方面,让人类重新思考我们所生活的这个星球在宇宙中是否是独一无二的,对探索系外宜居星球和寻找外星生命非常重要;另一方面,使     

减速因子的进一步确定

减速因子q_0在宇宙学中的地位,如同哈勃常数H_0一样,是一个特征宇宙性质的重要参量,当q_0>1/2时,宇宙是封闭的,当q_0<1/2时,宇宙是开放的。利用类星体来确定减速因子q_0是目前宇宙学中最活跃的课题之一.对于     

WMAP将要告诉我们什么?--谈人类对宇宙演化的探索

我们的宇宙是何时开始、如何开始、为何开始的 ?它又将如何变化 ?它的最终命运又将如何 ?这是任何一个有好奇心的孩子都会问的问题 ;而对宇宙学家来说 ,对宇宙起源及最终命运的探索却既是一个十分古老的话题 ,又是一个非常热门的前沿问题。爱因斯坦在 2 0世纪的头 2 0年中奠定了我们将宇宙作为一个整体来认识的基础。 2 0世纪 2 0年代 ,美国天文学家哈勃通过对遥远星系光谱线特征的研究 ,证实了宇宙在膨胀。之后 ,宇宙学家们构造了各种宇宙学模型 ,做出各种预言。而模型与真实宇宙之间的相容性必须由观测来检验 ,正是现在WMAP (微波各向异…     

宇宙如何起源?

热大爆炸宇宙学取得巨大的成功,它所预言的哈勃定律、宇宙微波背景辐射和轻元素丰度等都得到了观测的广泛证实.但是热大爆炸宇宙理论自身有着无法解释的疑难问题,比如宇宙空间平坦性问题、视界问题等.为了解决热大爆炸宇宙学的诸多疑难问题,一个最简单经济的方案是在宇宙热大爆炸前发生一段由真空能推动的宇宙近指数膨胀的宇宙演化过程,即宇宙暴胀.事实上,发生在宇宙极早期的暴胀过程不仅可以合理地解释所有这些热大爆炸宇宙学中的疑难问题,而且起源于暴胀期间的量子扰动自然地提供了宇宙晚期结构形成所需的原初密度涨落.反过来,探测宇宙微波背景辐射微小的各向异性和宇宙结构成了探索早期宇宙暴胀物理过程的关键手段.尽管现有的大量宇宙学观测强有力地支持暴胀宇宙学,然而当前在宇宙大尺度上似乎依然存在一些偏离标准暴胀宇宙学预言的迹象,这些迹象可能暗示宇宙在极早期暴胀前还经历了一段收缩过程.     

宇宙是由什么构成的?

有时,宇宙学家会带着大声的抱怨被拖入一个他们怎样也想像不到的令人困惑的宇宙之中,在1500年代和1600年代,哥白尼、开普勒和牛顿证明了地球只不过是环绕许多恒星中的一个旋转着的行星之一,从而打破了中世纪的封闭的小宇宙观。1920年代,埃德温·哈勃(EdwinHubble)证明宇宙是不断地     

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"。     

哈勃看宇宙

整整50年前,1948年2月9日一期的美国《TIME》(时代)周刊,把天文学家哈勃作为封面人物,这不但在《时代》周刊过去25年的历史中是第一次,就是在世界其他非科学期刊中把天文学家印作彩色封面可能也是绝无仅有的。这件事给我留下了深刻印象,也使我在50年来不断注意有关哈勃的动态。 为什么哈勃会被《时代》周刊选为封面人物呢?这是因为哈勃是宇宙边疆的开拓者。他把人类对宇宙的认识又大大地推动了一步。1543     

引领宇宙学走向精确时代的新一代天文仪器

新一代的天文仪器为宇宙学家提供了大量的数据 ,宇宙学家可以借此检验自己的理论。·Planck宇宙微波背景卫星这颗卫星与威尔金森探测器相比具有更高的空间分辨率和温度灵敏度 ,预计 2 0 0 7年发射。·JamesWebb空间望远镜 (JamesWebbSpaceTele scope)即原来的下一代空间望远镜 ,NGST。它是哈勃空间望远镜的后继者 ,会使天文学家观察到比当前所能观测到的更早的星系 ,预计 2 0 1 1年发射。·超新星 /宇宙加速度探测器 (Supernova Accelera tionProbe)旨在测量遥远超新星的距离从而检测暗能量的强度是否随时间而变化。·大口径综合巡天…     

中微子天体和类星体红移

类星体引力透镜现象的证认和中微子静质量可能不为零的发现,给宇宙学带来了一类新的问题:宇宙中的非均匀分布的质量成分对宇宙天体的视性质或观测性质(如红移、光度等)有怎样的影响? 在标准宇宙学中,天体的视性质被认为是它的内禀性质受了宇宙膨胀作用后的结果,这相当于只考虑了均匀分布的质量成分的引力影响。而实际上,宇宙中的质量分布虽然在大尺度     

宇宙学与暗能量

宇宙暗能量的发现是近年来宇宙学中最重要的进展。在这之前，宇宙学已经历了大爆炸宇宙学和暴胀宇宙学两个阶段，暗能量的发现使得它发展到了精确宇宙学（或和谐宇宙学）的新阶段。     

2019年度诺贝尔物理学奖：理解宇宙的演化和地球在宇宙中的位置

2019年度的诺贝尔物理学奖授予了三位天文学家,以表彰他们使我们理解宇宙的演化和地球在宇宙中的位置方面的贡献。其中,美国普林斯顿大学的宇宙学家皮布尔斯(P. J. E. Peebles)获得一半奖金,以奖励他在物理宇宙学中的理论发现;瑞士日内瓦大学的马约尔(Michel Mayor)和瑞士日内瓦大学及英国剑桥大学的奎洛兹(Didier Queloz)分享了另一半奖金,以奖励他们发现一颗环绕类似太阳的恒星的行星。文章介绍这几位学者的科学贡献。     

宇宙学平坦问题的非暴胀解

按照标准宇宙学,宇宙空间曲率有正、负和零三种。如果宇宙物质的平均密度大于临界密度3H_0~2/8πG(H_0为描述现在宇宙膨胀率的哈勃常数,G为引力常数),则曲率为正;小于时,曲率为负;两者相等时曲率为零。天文学家认为宇宙空间曲率接近于零,即宇宙是平坦的。美国宇航局1989年11月发射上天的“宇宙背景探测器”卫星搜集的数据进一步肯定了这一平坦     

2019年度诺贝尔物理学奖：理解宇宙的演化和地球在宇宙中的位置

2019年度的诺贝尔物理学奖授予了三位天文学家，以表彰他们使我们理解宇宙的演化和地球在宇宙中的位置方面的贡献。其中，美国普林斯顿大学的宇宙学家皮布尔斯(P. J. E. Peebles)获得一半奖金，以奖励他在物理宇宙学中的理论发现；瑞士日内瓦大学的马约尔(Michel Mayor)和瑞士日内瓦大学及英国剑桥大学的奎洛兹(Didier Queloz)分享了另一半奖金，以奖励他们发现一颗环绕类似太阳的恒星的行星。文章介绍这几位学者的科学贡献。     

编后

在整个人类文明中,最令人着迷的问题大概要算宇宙的创生了.宇宙学很象考古学,考古学家根据大量化石和零星的“遗迹”复制出人类远古时代的模型,宇宙学家则致力于探寻宇宙早期自然过程所留下的“遗迹”,并以此推断出宇宙早期结构.那么宇宙创     

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     

中微子静质量对Dirac宇宙学的影响

在前一篇文章中,在不引入两种时标的前提下,我们提出了一种统一Dirac宇宙学和广义相对论的可能理论,并在零级和一级近似下给出了Einstein场方程,二级近似下给出了Dirac宇宙学。近年来,自发现中微子可能有静止质量后,出现了一系列讨论中微子质量对宇宙学影响的尝试。文献[4]指出,对于Einstein宇宙学,由于宇宙存在大量中微子,若中微子有静质量,则宇宙是封闭的。但对于Dirac宇宙学,由于引力常数随宇宙膨胀而变小,因而,中微子有静质量是否能导致宇宙封闭是个很有意思的问题。本文中,我们将在文献[1]提出的Dirac宇宙学统一理论的框架下,从场方程出发,讨论中微子静质量对Dirac宇宙学的影响。