D-维时空中的三次量子化

自Hartle和Hawking.Vilenkin在量子引力的框架中探讨宇宙的量子创生以来,量宇宙学已经历了3个发展阶段:(1)单个宇宙的量子理论,(2)Wormholes的机制及空间的拓变化,(3)多宇宙体系的量子理论,3次量子化-即宇宙量子场论.显然,研究这个时(≈10~(-43)S)宇宙的性质对我们完整地认识宇宙是十分重要的.     

自然信息

宇宙是怎样创生的宇宙创生于约一百多亿年前的一次大爆炸已被当今的宇宙学观测事实所证实,然而作为一个完整的宇宙学必须回答宇宙是怎样创生的,或者说,必须回答人们常常会提出的质难:“宇宙在大爆炸以前是什么?”,直到不久前,人们对此的回答或者归之于牛顿的“第一     

空实物虚论——试论现代宇宙景图的深层基础

现代科学的宇宙景图是：由基态的量子场构成俗称“真空”的背景空间，量子场的激发态形成各种物质粒子和物体，似乎真正的真空已经为量子场消除了。但是，鉴于量子场具有变化的密度和存在内部相对运动这两点则表明它并非完全充实的介质，而是充满着微小真空空隙的云雾状东西(因为场的密度实际是由单位体积中的场物质量与其中的     

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。     

O(N)对称的Higgsφ~4场的宇宙波函数

Hattle和Hawking用Euclid截面来研究宇宙的波函数,指出宇宙波函数应为“基态”,即取如下形式。ψ(H_(ij),φ)     

诱生引力宇宙波函数

Hartle和Hawking(以下简称HH)曾经提出过一个宇宙创生模型,在他们的模型中宇宙起源于“无”,这里的“无”指不存在经典时空。他们认为宇宙的初始时空边界条件为没有边界,因而在这样的宇宙模型中,宇宙是自足的,不存在边界外的问题。更进一步,设想宇宙初始时不仅没有经典时空,而且也没有引力,这将是十分有趣的。     

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     

时空拓扑——宇宙创生的遗迹

在整个人类的文明中,最令人着迷的问题大概要算宇宙的创生了.在东方和西方的每一种文明里几乎都可以找到有关宇宙创生的猜测和议论.然而,所有这些议论都是属于玄学的或神学的,而不是物理的.也就是说,至今对于宇宙的创生还没有用物理学的方法——理论与观测相互对证进行讨论过.在宇宙创生问题中,最令人困惑的是,宇     

自然信息

深入探索早期宇宙中的黑暗时代　　天文学家们最终会见到宇宙发生大爆炸后形成的第一个原子的影像 .这一发现将使科学家们能够测定“宇宙黑暗时代”结束和第一批恒星 ,第一批星系开始照亮空间的时刻 .　　按照标准宇宙模型 ,宇宙黑暗时代大概从宇宙创生大爆炸后的 3 0万年开始     

玻恩-英费尔德非线性标量场为物质场的量子宇宙模型

最近,Lemos采用Arnowitt-Deser-Misner的方法讨论带有标量场的平坦的R-W量子宇宙模型,得到一个非奇性的量子宇宙模型.我们采用流行的以Hawking,Vilenkin和Linde为代表人物的量子宇宙学方法,发现对于非线性玻恩·英费尔德标量场的R-W量子宇宙模型,当非线性标量场的参量λ>0时,仍能得到一个非奇性量子宇宙模型解.系统作用量取为:     

时间对称性反弹宇宙模型与早期宇宙的视界问题

刘辽等人(物理学报,31(1982),1676)通过考虑物质场量子单圈修正,提出了一个在物理上和哲学上均可接受的“时间对称性反弹宇宙模型”。本文将证明,该模型不存在宇宙的视界问题。首先作变换dη=a~(-1)dt,将该模型表为宇宙时     

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。     

斯蒂芬·霍金──划时代的英雄

斯蒂芬·霍金──划时代的英雄潘涛编译霍金的体力勇敢尚不及他的脑力勇气。对于爱因斯坦关于宇宙创生的名言“上帝不掷骰子”，霍金的回答是：“爱因斯坦错了。上帝不仅掷骰子，而且有时候在看不见骰子的地方掷骰子。”还有谁有胆量向阿尔伯特·爱因斯坦发起挑战？好消息...     

Bianchi Ⅸ型宇宙的渐近波函数

近年来,Hartle-Hawking方案引起了人们的广泛兴趣。在本文中我们计算了一个Bianchi Ⅸ量子宇宙中波函数的渐近形式,结果与观测宇宙相符,数值结果也基本一致。Bi-anchi Ⅸ型空间的度规     

基于原子-腔系统的非绝热和乐量子计算

量子计算的实际应用依赖于高保真度的量子门,而获得高保真度量子门所面临的主要挑战之一是系统的控制误差.几何相具有仅依赖系统演化路径而与演化速度大小等细节无关的特点,因此基于几何相设计的量子门具有抵抗系统控制误差的抗噪声性.特别是,基于非绝热非阿贝尔几何相设计的和乐量子门具有完全的几何性质,并且不受绝热缓慢演化条件的限制,受到了人们的广泛关注.本文提出了利用原子-腔系统实现非绝热和乐量子计算的方案.以四能级原子的基态作为逻辑量子比特编码空间的基矢,在激光脉冲的操控下,通过公共腔模交换虚光子产生双原子基态和辅助状态之间的跃迁,实现了两比特非绝热和乐受控相位门,它与通过激光脉冲操控单原子实现的任意单比特非绝热和乐门一起组成了非绝热和乐量子计算的通用量子门.     

宇宙、动物和人类——简介《科学焦点丛书》

《科学焦点丛书》是一套由中国青年出版社全面引进国外版权而制作的科学普及读物,内容均是以现代科学眼光对科学之谜进行探索的真识灼见。本丛书共计6册,下面分别予以简介。 《宇宙的结构》新技术的应用不断演化人们对自然界的认识,如哈勃空间望远镜就给天文学家提供了很多关于宇宙深处的丰富的信息。经过近几十年的研究探索,科学家们相信更有把握发现“失踪的物质”了,这些看不见的物质是宇宙创生大爆炸时刻遗留下来的,它们数量的多少将决定宇宙最终的命运。每有发现都会给一些老问题注入新曙光,但同时也会产生若干新问题。本书作者用通俗的语言深入浅出地介绍了当前天文学中的一些热点问题,使这些问题能被好奇的外行人所理解,读者会有漫游在现代     

新天问

人们常常对宏观世界或者微观世界、生命奥秘发出种种疑问。疑问引发幻想,幻想是理想的母亲,理想是动力的源泉。本文提出的疑问,有的现代科学已经解决了,有的还有待于未来的科学发展。我把自己常常想问的,以"新天问"的形式发表,不在于等待答案,而在于焕发一种想象力。想象力不是科学,但对于科学文艺的发展却有着永恒的积极意义.宏观世界科学界公认:宇宙是在瞬间大爆炸中形成的。在大爆炸之前,既没空间,也没有时间吗?"创生"大爆炸的物质有多大呢?大爆炸的"瞬间"是多长时间呢?"创生"大爆炸以前的物质是什么状态呢?大爆炸以后的宇宙是怎么变得如此有序的呢?科学家说,宇宙是有边界的.在我们的宇宙之外还有宇宙吗?如果我说太阳系是个放大的原子,银河系是原子组     

宇宙暴胀的根源

标准宇宙学模型认为宇宙起源于大爆炸,并且经历了暴胀阶段。然而,为什么早期宇宙会暴胀,存在不同的理论假设。一个理想的模型是宇宙起源于真空,并演化为今天的宇宙。通过求解量子宇宙学方程,并使用德布罗意-玻姆量子轨道理论,可以获得真空暴胀解。随着微波背景辐射观测精度的提高,这一模型的正确性有望获得实验检验。     

暗物质问题

宇宙学家告诉我们:90%甚至更多的宇宙质量可能是看不见的.因为关于大爆炸的爆胀方案的诱惑力,理论物理学家们正奋力从事关于奇异粒子大有希望的事业,试图同时解释所谓“遗漏质量”以及星系形成这两个问题.“遗漏质量”一词是一个不恰当的名称;究竟是“遗漏光”还是“隐质量”呢?除了在相关的论文中讨论过的宇宙“暗物质”问题之外,至少还有两个暗物质问题与星系系统相关联. Jack Hills坚持认为,银河平面内很多质量处于“灰”矮星形式,它们是低发光强度与低质量的固体.附近恒星动力学表明:银河平面内的全部质量大于观察到的重子质量.除了恒星及由气体和尘埃组成的星际物质之外,Hills认为,木星大小的朦     

暗物质立体图

2007年1月8日，天文学家宣布，根据“哈勃”等太空和地面望远镜的观测结果，已经成功绘制出了宇宙暗物质的三维立体分布图。这是首次大规模确定暗物质的分布范围。这一分布图表明，神秘的暗物质是浩瀚宇宙的“脚手架”，正是在它的基础上“组装”形成了群星及星系。暗物质是不可见的隐形物质，它既不发出、也不反射光线，但是却组成了宇宙的绝大部分。