科学家谈天文学重要方向 宇宙大尺度结构

正宇宙学是研究宇宙起源和演化的学科。近年来随着天文观测和理论的快速发展,宇宙学参数已经得到非常精确的测定,宇宙学研究进入了黄金时代。宇宙大尺度结构是宇宙学研究的重要前沿领域,主要是通过多波段巡天测绘不同时期宇宙的物质结构来研究宇宙结构形成和时间演化,从而揭示宇宙的物质组成成分以及宇宙演化物理过程、暗物质、暗能量本质等宇宙学重要问题。     

宇宙发展的历史认知及现实思考

介绍人类对宇宙起源、本质、状态和结构的认识过程，探讨宇宙的演化、动力以及归宿等问题，从而能够进一步认识宇宙的起源和发展。     

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。     

哈伯时间下的星系演化

最近这10年见证了一场观测星系方式的革命，特别是用哈勃天文望远镜的深层成像和用地面上10米级的望远镜的光谱学已经揭示了很多沿哈勃序列很难定位的物体。哈勃太空望远镜使我们得以观测到更早期的星系形态。在天文学上，看的更远也就意味着能够看到更早期的星系，这就直接揭示了星系形态层面的演化。极其微弱物体的高分辨率光谱使得研究其运动演化成为可能，星系的物质聚集空前的可以直接比较宇宙结构的情景状况。因此，从所有三个方面研究星系演化成为可能，     

科学家谈天文学重要方向 星系的演化

正星系的形成和演化是天体物理的前沿领域。该领域以现代宇宙学提供的大尺度结构形成和演化的成熟理论作为基本框架,通过观测和统计研究宇宙各时期星系的形态结构、星族构成、气体吸积、恒星演化、黑洞成长、化学元素、恒星和气体动力学等物理性质及其演变过程,试图阐明宇宙中各类星系的物理起源、演化关系以及它们与宇宙大尺度结构的物理联系,从而总结出支配星系演化的普适物理规律。目前被普遍接受的星系形成理论认为,星系在暗物质晕中形成和演化,其基本图     

宇宙未来的命运是“大坍塌”还是“大分裂”

若宇宙为光子热平衡态和引力束缚态并存的系统,光子平衡态占优势则宇宙必然膨胀;若它遭到削弱或破坏,引力束缚态占优势,则宇宙将由膨胀转为收缩(坍塌).引入宇宙早期和宇宙晚期核子概念,则宇宙演化与核子演化间存在相互关联.给出暗物质即υe,F的超对称伴子U-e0,B,有较大质标,若它迫使宇宙总质量大得过了头,宇宙将发生坍塌.宇宙由膨胀转为收缩的条件是:当晚期核子的质量减小到现时光子质量的上限,则光子平衡态遭到削弱,引力束缚态占优势.在转入收缩之前宇宙为减速膨胀.     

古印度的天文思想

古印度的天文思想与当时的宗教哲学有着千丝万缕的联系，吠陀时代的天文学已经以大梵天不断再生宇宙的神话认识到宇宙的永恒循环，并提出了类似中国二十八宿的27或28月站的星座体系；耆那教对于构成宇宙的元素作出了精细的宗教哲学思辨，佛教立足于生命的永恒轮回，建立了以须弥山为中心的地心世界模型，推测无边无际的永恒循环宇宙具有高度的自相似结构，但不太符合现代科学揭示的宇宙演化模型。     

光子是宇宙最基本粒子

本文从光子分为左旋光子、右旋光子是互为正反粒子,导出静物质的形成。进而导出原子胚、天体胚的形成。并以宇宙天体与空间演化是静态物质与动态物质的互相转换描述宇宙演化进程。并揭示了宇宙物质的质、能互相转换只是表面现象给出的错觉,质与能互换不是物质演化的本质。并初步计算了核子的静子数及其结构,最终说明光子是宇宙物质最基本粒子,也对正在运行的日内瓦大型强子对撞机提点看法。     

星系(含银河系)中的恒星形成

正宇宙中各尺度的恒星形成,不论是位于宇宙边缘的第1代恒星还是在我们银河系"家园"里的恒星,都是贯穿于宇宙起源和天体演化的核心科学问题。可以说,恒星是宇宙中的"原子",有关恒星是怎样形成的这一问题则是当代天体物理学研究的枢纽:恒星形成不但决定星系的结构和演化,而且人类赖以生存的行星系统的起源也与之紧密相关。另外,宇宙中的大部分元素(包     

演化量子力学和长度标度

本文基于几率和宇宙膨胀的考虑,修改Dirac转移函数为一种演化的量子力学,物理定律随宇宙演化,态矢量所对应的薛定锷方程和时期有关。     

物质结构的演化与物理理论的“时代性”、“阶段性”和“层次性”

宇宙演化与物质结构演化具有同一性,宇宙演化史也是物质结构演化史.为物理结构所决定的物理理论,也相应地具有物质结构演化过程的"时代性"、"阶段性"和"层次性";现代物理实验,在"极端条件下"的实验过程中,发生物质结构相变,而出现现有理论失效的情况,如超导,可定义为实验使物质结构发生了"时代性"相变;对于该实验所产生的现象及理论,应作物理理论的"时代性"分析;"阶段性"和"层次性"是"时代性"结构的次级层次,构成了"时代性"结构的完备性;本文在物理理论的"时代性"构建方面,作了物理要素、实验项目、实验方式的相关设置,及其跨"时代性"组合和交集的探讨;论证了宇宙演化史与物质结构演化史及物理理论演化史的相关性;拓展了物理理论研究的思路.     

线性引力的宇宙波函数

本文研究了1+1维线性引力的量子宇宙学,关于宇宙边界条件的Hartle—Hawking提案也被推广到1+1维理论.我们发现:对于正的宇宙常数,标度因子的演化与四维欧氏空时相一致.波函数具有振荡行为;对于负的宇宙常数,会出现指数膨胀和收缩的宇宙,波函数是指数型的.     

威廉·赫歇尔与凝缩的宇宙

威廉·赫歇尔是公认的恒星天文学的开创者,他的宇宙论更是兼具突破性和时代性的双重特点。18世纪的宇宙观已经完全突破古代静态、封闭有限的观念,转向以牛顿力学为基础的宇宙生成论。在威廉·赫歇尔以前,康德、赖特等人已经提出了各自的宇宙论。然而此时的宇宙生成论多是牛顿力学外衣下哲学思辨或神学的产物,缺乏观测证据。赫歇尔吸收了前人宇宙是生成演化的思想,并根据自己独特的统计和分类方法将星云按照其形态、亮度排列出了一个演化序列,演化被引力所支配,形成了一个不断收缩、物质凝聚的宇宙图景。该宇宙论同古代水晶球模型以及20世纪天体物理学兴起后的膨胀宇宙观皆形成鲜明对比,代表了前天体物理时期天体力学体系下的宇宙论思想。     

威廉·赫歇尔与凝缩的宇宙北大核心CSCDCSSCI

威廉·赫歇尔是公认的恒星天文学的开创者,他的宇宙论更是兼具突破性和时代性的双重特点。18世纪的宇宙观已经完全突破古代静态、封闭有限的观念,转向以牛顿力学为基础的宇宙生成论。在威廉·赫歇尔以前,康德、赖特等人已经提出了各自的宇宙论。然而此时的宇宙生成论多是牛顿力学外衣下哲学思辨或神学的产物,缺乏观测证据。赫歇尔吸收了前人宇宙是生成演化的思想,并根据自己独特的统计和分类方法将星云按照其形态、亮度排列出了一个演化序列,演化被引力所支配,形成了一个不断收缩、物质凝聚的宇宙图景。该宇宙论同古代水晶球模型以及20世纪天体物理学兴起后的膨胀宇宙观皆形成鲜明对比,代表了前天体物理时期天体力学体系下的宇宙论思想。     

疏散星团：解锁银河系形成与演化之谜

<正>疏散星团的研究领域一直备受学术界青睐,人们对疏散星团的研究已经有超过百年的历史。其对于深刻理解星系演化、宇宙学和恒星形成等多个方面具有重要意义。这些星团内部的恒星不仅参与了星系结构的组建,同时也是宇宙中重子物质的重要构成成分。甚至,我们可以追溯到太阳系的形成,它也是在一个疏散星团内诞生的。     

文化播报

<正>科学家首次直接测到宇宙大爆炸第一波震荡美国科学家近日首次直接探测到宇宙大爆炸第一波震荡,即原始引力波。美国国家航空航天局(NASA)称,这是迄今为止证明宇宙膨胀理论最有力的证据。这一发现是由哈佛大学史密森天体物理中心的科学家们宣布的。他们通过位于南极的BICEP2望远镜探测到了引力波相关的信号。这一望远镜能够探测到宇宙中最为古老的光。NASA表示,这一发现不仅有助于证实宇宙瞬间膨胀,还能够为理论学家提供关于     

在一类矢量-张量宇宙学模型中的动力学分析

研究了一类矢量-张量宇宙学模型中的动力学行为.给出了这类矢量-张量宇宙学模型的所有临界点和相应的参数条件,通过线性近似的方法得到了临界点的性质,利用nullcline技术和数值计算得到这类矢量-张量宇宙模型动力学系统的整体行为,分析得出了宇宙可以从物质优势演化到矢量优势的参数区间,最后,考察了宇宙加速膨胀的条件,发现在这一类矢量-张量宇宙模型中,宇宙后期的加速只有当宇宙演化为矢量优势的情形时才会发生.     

宇宙演化、粒子演化的物理根源

 Dirac宇宙论与作者的2类自由流阻尼标度理论,虽出发点不同,但宇宙演化、粒子演化的物理根源是宇宙的引力常数随宇宙时间的推移而减小的结论却是一致的.人们对此存在长期争议.根据现有的一些实验事实和理论分析,希望对此问题有所澄清.     

夸克衰变及其衰变模型

论证了能级与结构的同一性,演化的时序性和阶段性及趋势。建立了夸克衰变模型;提出了与宇宙演化阶段性相应的能级与结构层次的"时代"定义。相关物质结构的"时代"定义为:夸克层次为上夸克(u)时代,核子层次为质子(p)时代,核素层次为铁元素(56Fe)时代。本文从物质演化的时序性、阶段性和层次性,对物质能否由无内部结构粒子组成,以及物质的终极结构问题作了探讨。     

关于LTB宇宙模型中的Friedamann方程

Lema tre-Tolman-Bondi(LTB)宇宙模型是对超新星亮度变暗的观测事实的另一种解释,其优点在于不再需要引入神秘的暗能量.在特殊情形下,LTB宇宙模型能够约化到通常的Friedmann-Robertson-Walker(FRW)宇宙模型.对于一般的LTB宇宙模型,通常的Friedmann方程必须作出相应的推广.由于LTB宇宙模型是非均匀但各向同性的,因而推广的Friedmann方程应含有两个哈勃参数.但在LTB的相关文献中,所讨论的是单哈勃参数的Friedmann方程,它无法完备地描述宇宙的演化.仅从牛顿引力理论即可导出单哈勃参数Friedmann方程,还进一步定义了LTB宇宙模型中无量纲参数,给出了双哈勃参数Friedmann方程的另一种形式.