膨胀的多重宇宙

安东尼·阿圭雷博士(基础问题研究所科学副总监)在过去的十年中,宇宙学领域内发生了两件令人震惊的大事:一是宇宙学家们建立了一个真实的宇宙学"标准模型".通过结合一系列相对简单的对早期宇宙的猜想和已经证明的引力、核子、等离子和天体物理学知识,该理论能够适用于几乎所有现存的观测数据,并可重复测试和相互校验该模型的基本构成.二是科学家们意识到,通过宇宙膨胀--这一理论原本是为了解释构建"标准模型"所需的宇宙早期情况而提出的--目前所观测到的宇宙可能仅仅是一个巨大、复杂、多元的多重宇宙的"沧海一瞥",毫不足奇.多重宇宙的结构如何?我们所处的宇宙与其他宇宙关系如何?如果根据该理论推导出来诸多属性不一的宇宙,我们将使用哪些属性来与所能观测到的宇宙相互印证,以证明该理论的真伪?这些就是本文中两个主题人物所提出的一部分问题.亚历山大·维兰金(Alexander Vilenkin)是膨胀理论的先驱之一,亦是多重宇宙研究领域的顶尖科学家.理查·伊瑟(Richard Easther)则是一位致力于研究多重宇宙理论中一个最为微妙的方面的年轻科学家.他的研究方向是:如何在清点多重宇宙中的宇宙?     

四百年“天眼”之旅

正从"伽利略卫星"的发现,到对暗物质、暗能量的观测,在长达400多年的时光里,望远镜见证了人类探索宇宙的无数新进展如果在晴朗的夜晚仰望星空,单凭肉眼,我们所能看到的星星最多不过二三千颗,而且其中大部分都是恒星。倘若想要看见更多的星星,我们就必须借助于"天     

大爆炸前的宇宙宇宙学和超弦理论

像“宇宙膨胀”、“大爆炸”、“初始奇点”之类的专业术语，现如今已经成为我们日常用语的一部分。爆炸理论（Big Bang）是宇宙物理学关于宇宙起源的理论。根据大爆炸理论，宇宙是在大约140亿年前由一个密度极大且温度极高的状态演变而来的。本理论产生于观测到的哈勃定律下星系远离的速度，同时根据广义相对论的弗里德曼模型，宇宙空间可能膨胀。延伸（数学上同插值相反）到过去，     

宇宙中的暗物质

宇宙由什么组成？目前为止，我们还不知道。但是如果标准的引力理论成立，那么宇宙中的大部分物质是由一种无法被发现的形式存在，这些物质发出的光，当今的所有望远镜还不能观测到，这些看不见的物质就是暗物质。     

聆听宇宙大爆炸的回音

仰望繁星闪闪的夜空时,你是否想过,我们生话的地球只是浩瀚宇宙中普通的一员?你是否曾经好奇过,宇宙最初是如何形成的呢?有多少岁了呢?在过去的二三十年里,随着对宇宙观测的逐步深入,科学家们对宇宙的起源有了革命性的认识:越来越多的     

了解宇宙

以哈勃定律为前提,一些天体物理学的观测事实为依据,描述了我们这部分约200亿光年的宇宙的过去及未来,简要介绍了大爆炸宇宙理论。     

对宇宙暴胀和重新加热的解释

为了解决宇宙大爆炸标准模型与观测实验的困难,提出了宇宙暴胀模型,要求宇宙于１０^－３５　ｓ、能标为104　GeV时发生暴胀,暴胀使能标降到109　GeV左右,于１０^－３２　ｓ暴胀结束宇宙又重新加热到104　GeV.一种可能的解释是：当时刻为１０^－３５　ｓ时,费米型夸克Ｔ２／３Ｆ的超对称伴子Ｙ＋２／３ＴＢ,Y-＋２／３ＴＢ对发生湮灭转化为光子对,使宇宙背景能量突然上升所致.     

具有奇异物质与暗能量作用的宇宙模型

研究了具有奇异物质与暗能量作用的4维宇宙模型,获得了一些新的宇宙解,这些解可用于解释宇宙加速膨胀;采用天文观测数据确定宇宙中物质与暗能量比例,此外,还根据观测数据估计了宇宙年龄.     

弱引力透镜的最优窗函数

光线的引力偏折会导致引力透镜效应,用它可以直接测量宇宙中暗物质的分布,而不用考虑其物理状态.宇宙中大尺度结构可以对遥远的星系产生弱引力透镜效应.最近几个研究小组观测到了弱引力透镜效应[1-2].由于其效应极其微弱,因此所有的观测在本质上都是许多星系的统计效应.在标准宇宙学模型中,物质的扰动起源于早期极小的、对称的高斯扰动.     

首次绘制出宇宙暗物质分布图

借助哈勃太空望远镜和计算机模拟技术，美国一个研究小组首次绘制出两个星系簇中宇宙暗物质的分布。分布图支持了关于暗物质的理论假设。暗物质（包括暗能量）被认为是宇宙研究中最具挑战性的谜题，它代表了宇宙中90％以上的物质含量，而我们可见的世界只占宇宙物质的10％不到。暗物质无法直接观测，却能干扰星体发出的光波或引力等，其存在能被明显感受到。科学家曾对暗物质的特性提出了多种假设，但还没有得到足够的验证。     

洛伦兹对称破缺与宇宙加速膨胀

1998年的超新星观测表明当今宇宙正在加速膨胀.暗能量是指宇宙加速膨胀的宇宙介质.正的宇宙学常数L是暗能量的重要候选者,但导致宇宙加速膨胀的原因并非L莫属.洛伦兹不变性是物理学最严格的对称性之一,然而所有的量子引力理论都预言了洛伦兹对称性的破缺.基于大尺度洛伦兹破缺(LargeScale Lorentz Violation, LSLV)的宇宙学模型,讨论了有效引力理论修正的Friedmann方程,由此可以得到,大尺度上的洛伦兹破缺和宇宙学常数项的综合效应会产生后期观测到的宇宙加速膨胀.     

红外线下另样天空

迄今为止．斯皮策太空望远镜仍然在用人眼看不见的红外线继续观测着宇宙。它所携带的高性能的照相机拍下了大量红外线图像，把一个以前不为人知的宇宙侧面呈现在我们面前。本文介绍了斯皮策太空望远镜在近几个月里捕捉到的人眼看不观的宇宙模样。[编者按]     

多时空与地外文明

人类对宇宙的认识不断地向纵深发展.由托勒密的"地心说"到哥白尼的日心说",由布鲁诺的伟大预言到无穷的宇宙质和量的深化研究,这都标志着人类对宇宙的探索在不停的升华.     

用紫外线看宇宙——紫外线观测卫星GALEX获得的最新照片

用紫外线波段观测刚形成不久的年轻星系，它们看起来是明亮的天体。美国宇航局发射的星系演化探测卫星，就是专门用来对年轻星系进行紫外线观测，探索星系演化的一座太空天文台。星系演化探测卫星对宇宙进行的观测，获得了十分宝贵的资料，甚至有助于揭示我们所居住的银河系当初是如何形成的。     

生命不息 探索不断

400年前，伽利略第一次使用望远镜观测天气、探索宇宙。为纪念人类首次使用望远镜进行天文观测，在国际天文学联合会和联合国教科文组织的共同倡议下，联合国大会把2009年正式定为国际天文年，并将主题定为“探索我们的宇宙”。     

用红外线观察宇宙

斯皮策太空望远镜是一架天文观测航天器，它以红外线波段对太空进行天文观测，而且具有非常高的灵敏度和分辨率。红外线能够穿透星际尘埃等物质的遮蔽，因此，这架望远镜可以观测到用可见光无法看见的某些天文现象，尤其适合观测恒星的诞生。斯皮策太空望远镜在被发射上天以来的一年半的时间里，陆续拍摄到了大量清晰的红外线照片，其中许多照片揭示出以前从未见到过的宇宙景象。     

宇宙本体与哲学真理

从每个人出生的那一刻起,从人类产生的那一刻起,个人和人类就舍身于这浩渺的宇宙而无一息或离。人们对宇宙已不知道产生过多少次冲动——观测、冥想、假设、推求,就连这些冲动本身也一无例外地融入宇宙的广袤之中。目前,虽然就观测和理论两方面而言,宇宙探索都取得了长足的进步,但离宇宙本体的最后解决还相当遥远。所谓宇宙的本体解决,就是以宇宙的根本特征——广大的时空范围为前提来构建新韵理论。过去,人们由于观测手段的限制而未能涉猎如此广大的时空领域,所以也就没有真正地建立起相应的理论,当前人们对宇宙的理论研究都还局限在既成理论如广义相对论和基本粒     

近代宇宙学的无据性和无理性

介绍近代宇宙学的宇宙大爆炸学说、星云后退现象、哈勃定律、多维空间、弯曲空间和黑洞,指出这些理论都是没有根据的。提倡用朴素的宇宙观——唯物主义时空质能观去研究宇宙。人们对宇宙的观测和了解是十分有限的。宇宙学研究要实事求是,知之为知之,不知为不知。     

书评

大家都在看些什么？我们常常思考一些关于宇宙和人类的问题,诸如：宇宙从何而来？它将如何终结？我们为什么会在这里？《无中生有的宇宙》我们常常思考一些关于宇宙和人类的问题,诸如：宇宙从何而来？它将如何终结？我们为什么会在这里？本书是一本关于宇宙和人类的书,对于这些问题,作者提供给我们一种耳目一新的答案。     

宇宙起源和演化的哲学原理

宇宙是怎样起源的?实物是怎样产生的?宇宙、时空的本质是什么?本文认为:一切空间都可以归结为"宇宙场",一切时间都可以归结为"宇宙场过程"--宇宙就是宇宙场加宇宙场过程--宇宙场既是场物质又是场过程--因此,宇宙物质统一于宇宙场.并且据此认为:自今为至的一切宇宙观、时空观所称的宇宙、时空本身都不是绝对独立存在的物质,都不能绝对独立地产生物质作用;唯有宇宙场是绝对独立存在的物质,唯有宇宙场能够绝对独立地产生物质作用,因此说宇宙起源于宇宙场.进而据此又认为:宇宙场产生实物,实物产生实物场;实物和实物场最终又都转化为宇宙场--并且宇宙场与实物和实物场是如此循环拄复,以至无限地先后存在、产生和相互转化的.这就是本文时宇宙起源的思考和解答.