观测宇宙学

观测宇宙学是宇宙学的一个组成部分,它侧重于发现宇宙在大尺度时空上的观测特性,使现代宇宙学成为一门严肃的、自洽的自然科学。     

暴涨宇宙学

天体物理学是研究天体演化的物理过程的科学。宇宙作为一个整体是最大的天体,其物理过程是由大爆炸模型来描述的。根据这个理论我们今天所观测到的宇宙起源于100～200亿年前的一个超高温超高密的状态,它一直在冷却、并变得稀疏。我们知道,这种膨胀作为时空本身的膨胀,到今天还在继续,因为观测表明,宇宙中的所有星系都在相互飞离。     

宇宙学的新动向

首先介绍观察宇宙学方面的一些新动向: 3K微波背景辐射的各向异性1965年彭齐阿斯和威尔逊发现了各向同性的宇宙微波背景辐射,这对均匀的、各向同性的标准宇宙模型(弗里德曼模型)是个有力的支持.然而,1978年美国普林斯顿大学的威尔金森(Wilkinson)及加里福尼亚大学贝克莱实验室的斯莫特(Smoot)等人,各自独立地发现在微波背景辐射中存在着偶极的各向异性,辐射温度最高点在狮子座a星方向,最大温度超过平均值3.5×10~(-3)K.对此可以看作是宇宙非各向同性的证据,即宇宙的整体可能既有切向运动又有转动.但由于这个各向异性是偶极分布的,因此也可以解释为:地球相对于微波背景辐射有一个速度为390公里/秒的运动,正是这个运动引起的多普勒效应使人们观察     

一笔连成

观察力测试 图中有两组图形是完全相同的，你能找出来吗？     

天文学里程碑上的女性光辉

<正>在19世纪末,哈佛大学天文台主任爱德华·皮克林(Edward Pickering)聘请了数十位女性,让她们在玻璃底片上测量拍摄到的恒星的性质,其中一些人的名字耳熟能详。亨利爱塔·勒维特(Henrietta Leavitt)发现了可变恒星(造父变星),它们变亮和变暗的时间与光度之间的关系确立了宇宙的庞大规模及其膨胀;安妮·坎农(Annie Jump Cannon)对恒星光谱的分析促成了我们今天使用的恒星类别字母     

熵与宇宙学

科学中某些概念之所以重要,是由于它们反复出现在许多描述中,而且往往波及离最初表述很远的领域内,熵就是一个这样的概念。自从1865年克劳修斯在热力学中引入熵概念以来,熵概念不断向其他领域泛化,其应用不仅遍及自然科学的众多领域,并且还在社会科学中获得了尝试性的应用。为了使关心此问题的广大读者能简捷地了解到国内熵理论与应用研究的现状,为了促进我国熵理论及其应用研究的发展,本刊记者特邀约9位学者就熵概念的泛化及其在不同领域的应用举行了这次笔谈。     

宇宙学的暗物质疑难

宇宙学的所谓低温暗物质理论把粒子物理学、宇宙学以及星系和星系团形成的理论结合起来成为一个精巧的整体。而今这个令人难忘的理论何以会陷入困境?     

超弦与宇宙学

超弦理论从1960年代末到今天已经有30余年的发展历史了，其间经过了几个转折，如今弦论已成了最流行的量子引力理论。寻求一个量子引力理论，应该看作弦论在1970年代中期“复兴”的主要原因。当然，由于研究弦论的学者大多数是研究粒子物理出身的。所以他们同时也很重视弦论与其他相互作用的统一。在所有研究量子引力的理论中。弦论似乎是唯一可以用来统一所有相互作用的理论。     

波澜壮阔的宇宙学大革命

公元2003年2月11日,威尔金森宇宙微波背景各向异性探测器(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe,WMAP)的第一年结果发布.至此,一场波澜壮阔的宇宙学大革命告一段落.然而经过几代人近百年探索之后展现在人类面前的宇宙,竟是如此陌生,远远超出人类最伟大智慧的想象!     

各种尘埃的宇宙学效应

在文献[1]中,我们讨论了被星系前大质量恒星加热的尘埃的再辐射对3K宇宙微波背景谱的影响。结果表明,在中性氢含量很少的情况下,尘埃的再辐射将使3K微波背景谱在峰值附近产生0.1 K—0.2 K的畸变。这为3K微波背景的畸变提供了一个有效的机制。现在观测表明,星际尘埃及星系际尘埃的主要成份的硅酸盐,但是用于天体上的硅酸盐模型有几个,而且所有的作者都声称,他们的模型均来自于观测和实验,在文献[1]中,为了计算方便起见,我们只采用了Silk等人1979年所提出的模型,因此人们必然要提出这样的问题:文献[1]的结果是否是模型的选择效应? 为了弄清这个问题,本文详细地讨论了两种硅酸盐模型,结果     

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。     

不断走向精确的宇宙学

通过澄清宇宙的年龄及其组成 ,天文学家们已经叩开了精确宇宙学时代的大门。现在 ,他们正为揭开暗物质和暗能量的神秘面纱而努力———     

现代宇宙学的创世观

在宇宙的普朗克时期,人们必须对引力相互作用进行量子力学处理,这是一项激动人心和极有潜力的物理研究、时间并不是从奇点开始的,宇宙也不创生于虚无,而是量子茸毛。量子力学的哥本哈根解释是非决定性的。量子宇宙学中有意义的几率应是由极值原理选择的几乎接近于1或者零的几率。从量子力学到量子宇宙学的发展,证实了钱学森的观点:在某些局限性下出现的非决定性问题,在更高层次中又会变成为决定性的。     

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。     

宇宙学中的真空不稳定性

一 在文献[1]中我们曾经证明过,在膨胀宇宙的条件,具有反常真空的均匀真空态是不稳定的。在小扰动下,它们会由均匀态向非均匀态发展。这可能是一种形成非均匀性的重要起因。而且,由于这种不稳定性本质上不属于引力相互作用。所以,膨胀运动不仅不会使其增长率有所降低,甚至相反,膨胀运动是加强了真空态的不稳定性。     

宇宙学：霍金眼中的宇宙

在牛顿和伽利略的世界中，空间和时间好比是一块平坦而又平凡的“画布”，在其上画着当时所知道的天体；而爱因斯坦的“画布”则是弯曲的——由于物质的存在而导致的凹凸不平。在过去的几十年间，随着物理学家和宇宙学家们对于物理学定律和宇宙形成原因的探求，时间和空间的维度、形状、以及本性与亚原子粒子、黑洞以及超弦紧密的交织在一起。从而使得“画布”本身日益成为了研究的焦点。