S-Z效应的宇宙学研究

综述了S－Z效应的一些基本问题，包括S－Z效应的基本理论和观测技术，在宇宙学方面的应用和最新结果，以及将来的研究前景。     

两名美国科学家荣膺2006年诺贝尔物理学奖

美国天体物理学家约翰·马瑟和乔治·斯穆特因发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性，而荣获了2006年诺贝尔物理学奖．他们向世界宣布：宇宙大爆炸绝非神话，而是真实可测．诺贝尔奖评审委员会发布的公报说，[第一段]     

研究前沿:限制共识宇宙学

本世纪天文学的历史由于一种新共识的横空出世而引人关注,该共识使宇宙学家们从那些已让哲学家们忙碌了上千年的冗长争论中解放出来。这场革命引发于上世纪90年代采用宇宙背景探测器(COBE)对宇宙微波背景(CMB)的测量。该探测器的科学新发现极大拓展了对CMB的观测,尤其是来自威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)的观测,其借助基于地面的和气球运载的实验支持。     

精确宇宙学

高精度微波背景观测,加之大尺度结构,超新星等观测的快速发展,引领宇宙学进入精确宇宙学时代.我们对于宇宙的理解不再停留在定性描述阶段,而是进入了高精度定量测量阶段.本文将对重要宇宙学观测给出介绍,并对研究现状,及未来挑战等给出讨论.     

具有指数势的量子宇宙学暴涨模型

本文讨论了微超空间中具有最小耦合标量场的暴涨宇宙的量子宇宙学模型，暴涨势为运用Ｈａｒｔｌｅ－Ｈａｒｋｉｎｇ边界条件提案，我们得到了宇宙极早期时标度因子和标量场随时间的演化关系，以及为克服视界和平性问题所满足的约束条件．而且发现Ｈａｒｔｌｅ－Ｈａｗｋｉｎｇ波函数可以预言导致暴涨的初态．     

宇宙演化总论——二十一世纪广义宇宙学新探索(下)

从广义宇宙学的视角论述了物质起源、宇宙起源、生命与智慧起源等宇宙演化的总体过程,指出宇宙由信息宇宙和物质宇宙共同组成,两者处于无限交流循环的进化状态.针对现代宇宙学研究的一系列焦点问题,诸如黑洞及大爆炸奇点、宇宙对称破缺、引力形态、暗物质、暗能量、类星体能量等进行了溯本求源的剖析;对信息宇宙和物质宇宙的关系、构成宇宙万物的最小基础粒子——单奇子的信息及物质两态性、溢散态正引力空间等宇宙构成的原初问题进行了论述.希望本文创立的广义宇宙学能成为后世宇宙学研究的阶梯.     

宇宙演化总论——二十一世纪广义宇宙学新探索(上)

从广义宇宙学的视角论述了物质起源、宇宙起源、生命与智慧起源等宇宙演化的总体过程,指出宇宙由信息宇宙和物质宇宙共同组成,两者处于无限交流循环的进化状态.针对现代宇宙学研究的一系列焦点问题,诸如黑洞及大爆炸奇点、宇宙对称破缺、引力形态、暗物质、暗能量、类星体能量等进行了溯本求源的剖析;对信息宇宙和物质宇宙的关系、构成宇宙万物的最小基础粒子--单奇子的信息及物质两态性、溢散态正引力空间等宁宙构成的原初问题进行了论述.希望本文创立的广义宇宙学能成为后世宇宙学研究的阶梯.     

微波背景观测与早期宇宙研究

微波背景观测与早期宇宙研究尚处于学科发展的初期阶段,对探测方法、背景(前景)处理、系统误差及结果可靠性的认识都有待深入.发现微波探测卫星WMAP公布的宇宙微波背景辐射温度图存在严重的系统误差后,几年来我们重新进行了数据分析,修正了时钟同步、天线旁瓣误差导致的伪偶极信号,得到的背景辐射温度图和功率谱与WMAP发布的结果有重大差异,引起了广泛关注,讨论和争论.本文概述有关工作及论争的过程与现状,及其对于早期宇宙研究的影响.     

“大爆炸宇宙学”批评

大爆炸宇宙创生理论是以天文学家Hubble的观测为基础的,他声称已发现那些遥远的天体正远离我们而去。此即Hubble氏的宇宙扩张理论。但该理论的证据并不充分,是主观想像。宇宙爆炸理论的另一重要证据是微波背景辐射的测量数据,但它并不表示微波背景辐射温度数据一定是一次爆炸后的结果。把它看成一次原初大爆炸的余烬是勉强的。按照宇宙的定义,人们无法谈论“宇宙寿命”,只可能谈论诸如“地球的寿命”、“太阳系的寿命”和“星系的寿命”。因此我们反对不靠谱的大爆炸宇宙学,因该理论体系漏洞百出,在科学上和在哲学上均不能成立。
　　虽然宇宙中看来充满难于解释的力,暗物质和暗能量仍然只是两个假设。另一个假说是存在引力波,但也只是估计,实际情况可能不同。在Newton理论中引力速度是无限大,但在Einstein理论中引力传播速度和引力波波速都是光速c。广义相对论( GR)认为引力与电磁力不同,是弯曲时空的纯几何效应。但现在应思索某些不同的引力模型,例如把引力重新当作平直时空中的自然界的力的传播,从而又研究得出引力速度大于2×1010 c( c是真空中光速)。虽然超光速的引力传播违反Einstein的狭义相对论( SR),却符合Lorentz的相对性理论( LR)。
　　在美国,一个宇宙学家团队在2014年3月的一次新闻发布会上宣布,他们探测到了宇宙大爆炸之后最初瞬间所产生的引力波,从而导致宇宙的起源再次成为重大新闻。根据BICEP2南极望远镜团队的信息,其结果被誉为大爆炸暴涨理论及其后续理论(多元宇宙)的证明。该成果问鼎Nobel奖也在预测之中。 BICEP2团队在其宇宙微波背景辐射极化图像中,确定了一个扭曲( B模式)图案,绪论是检测到原始的引力波。但在后来数月中,由来自Prin-ceton大学和也在Princeton高等研究所的科学家们进行了认真的重新分析,其结论是BICEP2的B模式模型给出的大部分或全部最显著效应没有来自引力波的任何贡献。这种突然逆转应该让科学界认真考虑未来的宇宙学实验和理论。 BICEP2事件也揭示了一个关于暴涨理论的真相;很清楚,暴涨范式是根本无法检验的,并因此在科学上是毫无意义的。     

太阳系外行星的探测——2019年诺贝尔物理学奖成果简析

 James Peebles、Michel Mayor和Didier Queloz 3位科学家分享了2019年诺贝尔物理学奖,以表彰他们对宇宙学和系外行星的发现做出的贡献。介绍了Mayor和Queloz两位诺贝尔物理学奖获得者的学术经历,简述了系外行星领域的发展及现状,解读了太阳系外行星首次发现的科学意义,论述了视向速度法探测系外行星的原理和发展过程,介绍了该领域在中国的研究进展,并对未来进行了展望。     

从COBE数据推算早期宇宙实物密度的相对涨落

依照目前的宇宙模型,宇宙之初是均匀而各向同性的。为了解释当前宇宙中观测到的各种星系结构,必须有某种机制导致均匀介质中出现结团以及结构演化。Jeans证明了一大团有质量的气体存在自引力不稳定性,它成为了宇宙结构演化的一般理论。在这个理论中需要早期宇宙各处存在密度涨落。另外,关于宇宙背景辐射的实验探测数据显示了背景光子温度存在微弱的各向异性,这些数据包含了有关基本宇宙参数,尤其是早期宇宙总能量密度和曲率的重要信息。通过对上述实验数据和理论的分析,从温度各向异性推算出了光子退耦时的密度相对涨落。     

2001年度诺贝尔物理学奖与玻色-爱因斯坦凝聚

简要介绍了2001年度诺贝尔物理学奖及其获得者--埃里克·科内尔,卡尔·维曼与沃尔夫冈·克特勒的有关研究工作;评述了玻色-爱因斯坦凝聚的实现及其应用.     

2014年诺贝尔物理学奖解读

 本文从半导体科学技术研究与诺贝尔物理学奖的渊源出发,详细解读了2014 年诺贝尔物理学奖成果"高效GaN 基蓝光发光二极管"的研究背景、核心创新内容、科学意义和应用价值,分析了氮化物宽禁带半导体的发展趋势。文章从3 位诺贝尔物理学奖获得者的研究历程、诺贝尔评奖委员会的评奖标准等视角,探讨了2014 年的诺贝尔物理学奖对我国物理学科建设、如何看待应用物理研究与基础物理研究的关系以及对成果评价标准的启示和借鉴价值等问题。     

寻找太阳系外行星——2019年诺贝尔物理学奖成果简析

 2019年诺贝尔物理学奖授予了3位天文学家--James Peebles、Michel Mayor和Didier Queloz，以表彰他们在宇宙演化理论和太阳系外行星（系外行星）发现中做出的开创性贡献。本文评述Michel Mayor和Didier Queloz发现太阳系外行星的成果，简述系外行星研究的最新进展，展示系外行星的多样性及其对经典太阳系形成模型的挑战，探讨系外宜居行星的条件，并展望系外生命探测。     

日本诺贝尔物理学奖获奖谱系的反思

日本人获得诺贝尔奖最多的领域是物理学. 日本物理学家汤川秀树(Yukawa Hideki)干1949年园提出介子理论而获得诺贝尔物理学奖.此后,日本科学家先后多次获诺贝尔物理奖,进入21世纪,日本科学家在8年中5次获得包括物理学奖、化学奖以及医学生理学奖的诺贝尔科学奖,在自然科学领域日本获得诺贝尔奖的总数已经达到了12个.     

夸克世界中一个多彩色的发现 --2004年度诺贝尔物理学奖评述

2004年诺贝尔物理学奖授予美国科学家戴维·格罗斯(David J.Gross)、戴维·波利策(H.David Politzer)和弗兰克·维尔切克(Frank Wilczek),以表彰他们对粒子物理的强相互作用理论中的"渐近自由"现象的发现.渐近自由理论不仅解释了为什么夸克在高能状态下有近乎自由粒子的行为,而且也是对粒子物理的标准模型的一个重要贡献.     

探索质量起源与2013年诺贝尔物理学奖

 本文首先介绍1964年Peter Higgs及Francois Englert等提出的Higgs机制及其在电弱标准模型的建立中所起的重要作用,说明为什么2012年实验上发现一个Higgs玻色子后,2013年的诺贝尔奖就颁给Englert和Higgs。然后指出,接下来重要的是在实验上进一步探测这个Higgs玻色子对标准模型预言的偏离,和探索可能的新物理。LHC的升级实验和将来的高能对撞机对实现这个目标至关重要。最后展望粒子物理的发展前景。     

诺贝尔物理学奖得主的基础教育统计分析

对历届诺贝尔物理学奖得主的本科入学年龄、本科就读大学以及取得获奖成果所在机构进行了数据统计与分析,同时结合典型实例剖析了智力和非智力因素在人才培养中的不同作用与相互关系。结果表明：诺奖得主平均在18岁接受本科教育,同时扎实的基础和坚强的毅力助其进入知名大学和研究机构,从而取得杰出成果。本文得出的结论可为广大教育和受教育者在人才培养、科研态度等方面提供诸多有益的启示。