宇宙弦新进展

为什么大自然的规律是现在这样的?为什么宇宙是由现在的各种客体组成的?这些客体又是如何起始的?宇宙是如何获得现在这样的结构的?这是当代物理学家力图解决的四大问题。现在,上述问题的试探性答案已经开始显现。本文从以下几方面进行讨论、介绍近年来宇宙弦理论取得的新成果:1.宇宙结构的起源问题;2.宇宙的拓扑缺陷;3.作为物质种子的宇宙弦;4.超导宇宙弦;5.反常超导弦的W玻色子凝聚;6.宇宙弦的若干稳定性问题;7.宇宙弦催化质子衰变。     

闹腾的宇宙弦研究

一年多来,探讨宇宙弦的文章不断涌现,成为宇宙学研究中的热门话题之一。诸如有关星系的诞生和宇宙大尺度结构的形成,类星体的能源以及关于银河系附近许多高速星系相对于宇宙背景辐射的运动等似乎都可用宇宙弦这一物理概念来说明。现简介于下: 1.文献中提到的宇宙弦圈“播种”星系的问题在韦顿(E.Witten)提出超导宇宙弦的概念后有了新的发展。如果在早期宇宙     

宇宙弦的透镜效应

一、光线偏转角 对于无限长的直线宇宙弦,其外部度规为 ds~2=-dt~2+dr~2+(1-4μ)~2r~2dφ~2+dz~2, (1)这里μ为宇宙弦的线密度(以Planck质量/Planck长度为单位),并0<μ<1/4。在此度规中,光子的运动积分是     

暴涨宇宙论和宇宙弦

我们所生存的星光灿烂的宇宙究竟是如何产生和形成的?这个问题既令人感兴趣又令人困惑。进入20世纪以来,物理学中两大基础理论——相对论和量子力学的建立和发展,特别是这两个理论最主要的结晶——粒子物理的崛起,以及实验设施和观测手段的革新,高能加速器和射电望远镜等的运用,顿使宇宙学以崭新的面貌向人们揭示了令人眩目的太空奥秘。     

有宇宙弦的热暗物质宇宙中的成团过程

宇宙早期核合成的理论结果表明,重子物质只占宇宙物质中的很少部分。另一方面,宇宙空间几何的平性表明密度因子Ω=1,这意味着宇宙物质的大部分是以暗物质的形式存在的。目前实验中已确认存在的仅参与弱相互作用的粒子只有中微子,如果中微子确具有不等于零的静止质量,则中微子应成为暗物质的第一个候选者。但是,由于中微子具有太大的热     

宇宙弦和星系系统的相关性

研究宇宙大尺度结构的一个有力工具是两点相关函数。星系,星系团的两点相关函数具有如下三个系统性特征:a)都具有相同的幂律形式ξ(r)=ar~(-1.8);b)其中α=ξ(1Mpch~(-1))随着所考虑系统间的平均距离d的增加而增加;c)α也随着所考虑系统的平均富度N的增加而增加。Bahcall等人曾提出超团可能也具以上性质。但是由于他们统计时所用超团数目甚少,统计中不确定性很大,超团是否具有上述三个特征还有待于更大超团样品的检验。最近Kalinkov等人对另一超团样品的统计表明超团之间并不存在相关性,而且,关于超团的定义也是非常不定的,所以本文的研究将不包含超团。     

万物之理——整个宇宙可用超弦解释

物理学家戴维·格劳斯坐在普林斯顿雅得文学院他办公室内硕大的写字台后面,一边侃侃而谈,一边不时神秘地微笑着,似乎他知道了别人尚不知晓的秘密。事实确是如此。格劳斯正在描述超弦,这些玩意儿是如此之小,以致由它们组成的夸克显得不可思议的庞大——夸克是最小的亚原子粒子,其存在已被证实。     

神秘的γ射线会来源于宇宙弦吗？

来自银河系核球的γ射线行一个明显的511kcV的能量，这说明该射线是由电子和其反物质配偶正电子互相湮灭产生的。但这些正电子来自何处呢？曾有人提出种种正电子源的候选，包括超新星、黑洞、中子星和低质量的暗物质粒子与其反粒子的湮灭。但美国弦论学家Tanmay Vachaspati却认为超导宇宙弦是正电子的源泉。     

神秘的宇宙灰尘结构

灰尘是宇宙中的基础物质,虽然它只占宇宙中正常物质总重量的1%,但它可帮助形成恒星和复杂分子,并且是构成行星成分的主要元素.在地球上,人们随时可以看到灰尘,但在宇宙中,它们是如何分布的呢?     

含宇宙弦或整体单极子的Schwarzschild黑洞热力学性质

当具有渐近平直边界条件时,黑洞热力学遵循Bardeen等提出的四条基本定律。而对于不具有渐近平直边界条件的Schwarzschild型黑洞,这四条定律是否仍然成立值得研究。因为近来人们发现一些规范理论可导致诸如整体单极子、宇宙弦等一类拓扑缺陷。这些拓扑缺陷代表了在早期宇宙中可能出现的物质。它们的出现可能会在宇宙中引起一些重要的、     

粒子与宇宙

宇宙学是研究宇宙整体的性质、结构、运动和演化的科学。人类研究物质世界,向大的方面开拓,这就是宇宙学;向小的方向深钻,这就是粒子物理学。近年来的进展表明,这两个似乎是南辕北辙的学科竟     

人类与宇宙

<正>地球上,我们独霸称雄:现代人是星球上最聪明、影响力最大、破坏性最强的物种。我们强势,自己命名整个地质纪元:人类纪。然而,还存在一个完整的宇宙。我们该如何用宇宙的尺度来衡量它?人类真的是宇宙间唯一的智慧生命吗?如果有     

昨天与今天的宇宙生物学和宇宙医学

二十六年来取得了关于宇宙空间、地球和人类自身的很多知识。当今宇宙生物学和宇宙医学所具有的那些独特的能力在很大程度上协助了这些知识的获得。     

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     

宇宙中的定律与有序

物理学基本定律使宇宙有序。在我们想到这些定律之前——甚至在物理定律所描述的过程出现以前,定律就存在吗?科学是建立在强有力但又未明确说明的假设基础之上的,这涉及到真实世界与理论模型世界之间的关系。科学家如果不相信真实世界有某种规律性     

谈谈物质宇宙和非物质宇宙

李国材教授的《谈谈物质宇宙和非物质宇宙》一文关于我们物质宇宙之外还存在非物质宇宙的假说是一篇有激烈争议的论文。它涉及自然科学多学科的基本概念和基础理论,也必然地与哲学的一些基本理论相关联;同时发表的周守仁同志《“非物质宇宙”设想的逻辑矛盾》一文认为,李国材的“非物质宇宙设想有着不可克服的逻辑矛盾,是不能成立的理论。”对于宇宙模式这样重大而又十分复杂的课题,也许不是我们当代人能解决的了的,但是谬误和真理是一对孪生子,总是相比较而存在,相斗争而发展的。任何科学,包括自然科学和社会科学的概括和总结——哲学在内,也是在不断发展的过程中逐步完善的。这两篇文章的发表,或许能给从事科学研究工作的人们一些启迪。     

‘元素——结构’系统宇宙模型的推导

物质是由一定基本粒子所组成,它们是有结构的。物质的性质及其在不同环境下所显示的功能与作用,都是由组成的要素及其结构所决定。对物质的了解,对宇宙学领域内疑难问题的解决(如暗物质、中子星、黑洞、白洞、类星体、X射线爆……),也必须从要素和结构始。     

分裂宇宙

<正>美国加州理工学院理论物理学家肖恩·卡罗尔(Sean Carroll)在他的新书《隐匿深处之物:量子世界与时空的出现》中说:休·埃弗雷特早在20世纪50年代就用他的多世界理论颠覆了量子力学,而物理学现在才开始迎头赶上。     

宇宙动态

美国得克萨斯州一家公司在圣诞节期间推出一项特殊服务:为你的亲人购买太空墓。总部位于休斯顿的这家太空服务有限公司自1997年开始提供将骨灰送入太空轨道的服务。该公司准备在2006年3月进行第6次骨灰发射。首次发射是在1997年,当时有24名男性的骨灰被送入太空。其中包括电视剧《星际迷航记》的作者金·罗登贝里,20世纪60年代反传统文化偶像蒂莫西·利里以及普林斯顿大学物理学家吉拉德·奥尼尔。即将进行发射的太空器携带的是在《星际迷航记》中扮演太空船工程师的詹姆斯·杜翰的骨灰。骨灰葬太空每克花费995美元古代全球变暖导致洋流改变…