早期宇宙复合时期的电离率

在各种宇宙学模型中,复合时期的电离率是计算物质与辐射密度扰动演化、特别是宇宙微波背景辐射各向异性值的基本数据之一.对于纯重子宇宙,复合时期的电离率X(?)n_e/n(n_e是自由电子的数密度,n是氢原子加自由质子的数密度)的演化结果早已由Peebles给出     

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     

无尽无休的众多宇宙

就在短短的几年前,科学家们还认为他们已经搞清了宇宙的起源。他们断定宇宙起源于大爆炸——大约100亿至150亿年前一个密度无穷大的时一空点的爆炸。宇宙学家对宇宙的形状知之不多;他们争执不下的是宇宙的大小和宇宙的命运,但对一个很基本的论点却并无异议,即我们所处的宇宙是唯一的宇宙。如今连这一信条也发生动摇。莫斯科莱贝德夫物理研究所物理学家安德烈·林德极力主张“宇宙”实际上是     

获取宇宙最初一刻的吉光片羽

<正>宇宙学是一门奇特的学问:课题是独特的,对象是独特的,方法是独特的,甚至它的研究者也是独特的。美国BICEP2研究团队就是这样一批独特的宇宙学家。他们发现了宇宙诞生之后一亿亿亿亿分之一秒遗留下来的"吉光片羽"。他们探测到了大爆炸之后穿过宇宙的引力波。这是一个石破天惊的发现,对了解宇宙如何诞生具有里程碑式的意义,如果得到确认,他们将有望获得下一个诺贝尔物理学奖——解构大爆炸在137亿年前大爆炸发生的那个时刻,我们所居住的宇宙被压缩到一个难以想象的小尺度上,相伴随的是极高的温度和极大的密度。当宇宙年龄在38万年时,宇宙膨胀得足以让辐射冷却下来,不再     

宇宙学平坦问题的非暴胀解

按照标准宇宙学,宇宙空间曲率有正、负和零三种。如果宇宙物质的平均密度大于临界密度3H_0~2/8πG(H_0为描述现在宇宙膨胀率的哈勃常数,G为引力常数),则曲率为正;小于时,曲率为负;两者相等时曲率为零。天文学家认为宇宙空间曲率接近于零,即宇宙是平坦的。美国宇航局1989年11月发射上天的“宇宙背景探测器”卫星搜集的数据进一步肯定了这一平坦     

宇宙或将在冰冷中死去

科学家预计，在字宙大约1000亿岁的时候，宇宙的大小将是现在的数亿倍，宇宙的密度将变得很小很小。物质和能量非常稀薄地扩散在宇宙之中。到那时。宇宙或许不再膨胀，只会在一片冰冷之中慢慢地死去……     

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     

吞噬万物的怪圈──黑洞

天文学将黑洞定义为宇宙中具有超高密度的区域，其引力场极强以致包括光在内的任何物质一旦被吸入怪圈都无法从中逃逸。近期美国天文学家宣称，借助夏威夷岛上采用等离子光学干扰测量法新技术组装的“凯克”天文望远镜和“哈勃”太空望远镜以及计算机系统综合分析，他们首次发现宇宙中确实存在黑洞并且根据空间卫星拍摄的X光图像照片大致测定了黑洞边界。这一多年潜心研究成果有助于进一步揭开神秘黑洞面纱。科学家证实宇宙中的黑洞是吞灭万物的怪兽。因为任何靠近它们的物体，诸如恒星、宇宙尘埃，乃至高温星体气体统统被吸入黑洞而且一去…     

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。     

襁褓中的球状星团

在银河系中藏有早期宇宙的化石中,其中在银晕中大约有150个球状星团,它们差不多和宇宙同龄。不仅仅是银河系,在其他大质量星系中球状星团也是无处不在。球状星团有极大的质量和极高的密度,因     

暴涨的宇宙

30年前,《物理学评论D》中的一篇论文彻底改变了我们对宇宙起源的认识——来自粒子物理学的新观点暗示宇宙在其诞生之后极短的时间里可能经历了一个高速膨胀的时期。这一被称为暴涨的阶段,可以解释我们的宇宙是如何演化出其被我们观测到的密度和均匀性：暴涨不仅成为了宇宙学理论的核心原则,它还意味着任何有抱负的宇宙学家都必须学习粒子物理学。在20世纪70年代,     

科学之窗

称量宇宙##D天文学家告诉我们今天的宇宙仍在不断地膨胀。但人们不仅要问：它会永远膨胀下去吗？宇宙究竟有多大的质量，这些质量所产生的引力能否使膨胀减慢．甚至宇宙会塌陷成一个密度惊人的人球吗7由于宇宙的质亟不能被直接测量．所以许多的宇宙模型还只是一种假想。也许到了2001年天文学家们可能会找到问题的答案。因为1996年4月美国宇航局批准了一项耗资7000万美元的太空探测计划，这项计划是拍摄宇宙大爆炸后留下的背景辐射。第一次观测到宇宙微波背景辐射，是1992年从一个宇宙背景探测卫星（COBE）收集到的数据中获得的。COBE探…     

20世纪的宇宙物理学

暗物质、Ω和最初的一微秒再过 50亿年左右 ,太阳连同我们的地球就要灭亡了。大约在同一时间 (前后可能相差 1 0亿年 )仙女座星系也要和我们的银河系相撞。但是 ,宇宙会永远膨胀下去吗 ?如果不会 ,它最终会塌缩成一个新的奇点 ,而万物都将遭受到和不小心坠入黑洞的宇航员一样的命运吗 ?问题的答案取决于无处不在的引力到底能对宇宙的膨胀产生多大的负面作用。直接计算的结果表明 ,如果宇宙的平均密度大于每立方米 5个重子 (即所谓的临界密度 ) ,那么 ,它最终将收缩成最初的状态(重子是质子和中子的总称 ,所有原子都含有重子 )。听起来 ,这个…     

黑洞与量子引力

黑洞(这一奇异的宇宙真空吸尘器,通常是当恒星体积坍缩到无限小,密度无限大时形成的)多年来一直是天文学家们所认识的最简单而同时又是最混乱的天体。说其简单,是为其性质仅是由质量、电荷及角动量这三个量决定的。说其混乱,是因其具有比宇宙中任何已知天体都高的熵(内在混乱的统计量)。从七十年代初以来,科学家们对黑洞熵的物理意义一直感到迷惑不解,当时剑桥天体物理学家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)确认:既然黑洞辐射出     

原初密度扰动与原初黑洞

在宇宙早期形成的黑洞被称为原初黑洞.原初黑洞反映了宇宙早期的结构,研究原初黑洞将加深我们对早期宇宙演化规律的理解.同时,将有关原初黑洞的理论计算结果和相关观测数据进行比较,可以有效地对相关理论模型加以限制.因此原初黑洞在理论和观测两方面都具有重要的研究价值.形成原初黑洞的机制有多种,本文将主要介绍大幅度密度扰动产生原初黑洞的机制."Carr-Hawking"塌缩模型被相关文献广泛采用.该塌缩模型认为原初黑洞的质量近似等于塌缩区域进入视界时的视界质量.但是,近年的数值计算结果表明临界塌缩模型更加合理可靠.在临界塌缩模型中,原初黑洞的质量应由临界质量关系给出.本文首先介绍大幅度密度扰动塌缩形成原初黑洞的一些基本概念:原初黑洞的形成条件、原初黑洞的质量、形成时间及其寿命等;然后介绍原初黑洞丰度的计算以及如何从暴涨模型的结果计算原初黑洞的丰度.     

Lyman系限吸收系统是否存在强烈演化?

Lyman系限吸收系统(Lyman limit system,LLS)是类星体光谱中对Lyman连续区为光学厚的吸收系统,它们通常具有对应的窄金属吸收线.如果在一减速因子为q_0的Fried-mann宇宙中LLS的共动数密度为常数,则单位红移间隔中的LLS数目N(z)随红移的演化为:     

元宇宙下的社会计算

技术的不断发展推动着社会形态发生转变，世界进入了零距离时代。在此背景下，元宇宙进入大众视野，逐渐成为各领域期待的新兴产业。文章分析了在零距离社会中关键技术的变革与发展，并探究结合元宇宙解决社会问题的新方式。但与此同时，元宇宙也对传统行业产生深层冲击，带来平台垄断、用户隐私泄漏等风险。元宇宙的蓬勃兴起具有深厚的现实基础，但在发展与迭代的同时，也应对元宇宙所衍生的社会风险有所警惕。     

图书推荐

正对于宇宙的好奇无意中成就了我们最伟大的事业——科学。当我们反观历史的时候,会惊奇地发现,在历史上的任何阶段人类都具有强烈的宇宙意识。《宇宙图志》用上百幅精美壮丽的图片证明,从古至今人类对于宇宙的探索从未止步。作者选取的图片按照时间顺序,表现了从古老的神话猜想、地心说与日心说论战、天文现象的观测与理解、宇宙大爆炸的发现,一直到如今的深空探索,科学与艺术的完美结合,令人震撼。     

在宇宙大爆炸的三分钟里奠定宇宙的基础

二十世纪四十年代末创立的爆炸学说一百几十亿年前,我们的宇宙在宇宙大爆炸中诞生了。在宇宙中没有中心,也没有边缘,因此这次大爆炸不是在空间的某一点发生,向压力低的周围扩散的所谓爆炸。具有讽刺意义的是,“宇宙大爆炸”这个名字是倡导稳恒态论,长期与宇宙大爆炸论争论不休的波义尔开始使用的,由于这个名字贴切地表达整个宇宙在凝缩到一点时突然劈裂的概念,因     

宇宙的构成和哥白尼原理

构成宇宙的物质的绝大部分居然与人们所熟知的通常物质不同,仅仅只有大约4%是通常的原子物质.新近宇宙学观测认为,70%左右的宇宙能量是不结团并具有负压力的,这些占据统治地位的神秘的暗能量,使得宇宙在加速膨胀.暗物质大约占到了宇宙总能量的26%,它的本质并未了解清楚,人们猜测它们由在早期宇宙中形成的粒子所组成.宇宙微波背景辐射的贡献只占了0.01%,然而它能提供宇宙时空结构、宇宙早期历史甚至于最终命运的信息.我们宇宙的构成是哥白尼原理另一种形式的体现.