宇宙像个大足球

自古以来,人们就对浩瀚无垠的宇宙充满了好奇,在近代科学没有建立之前,人类一直靠想象、观察和推理来认识宇宙。对于宇宙的认识一直在争论之中,存在宇宙有限论和宇宙无限论两大派别,每大派别中又有各种不同的观点。我国古代哲学家一般认为宇宙是无限的,西方哲学家一部分也认为宇宙是无限的,但是以亚里士多德为代表的哲学家却认为宇宙是有限的。近代科学(大约17世纪)建立之后,科学家对宇宙的认识大多趋向于无限论,即宇宙是无边无际的。然而,最近法国和美国科学家的新探测却表明,亚里士多德的宇宙有限论可能是正确的。亚里士多德是古希腊历史…     

确定宇宙年龄的一种新方法

天文学家一直迫切希望找到一种确定宇宙年龄的新方法。宇宙年龄——从宇宙由超密态经所谓大爆炸而产生起所经过的时间——与宇宙膨胀减慢的速度有联系。再者,这种联系将有一天告诉我们宇宙是否将永远膨胀下去(宇宙是开放的),或者宇宙最终将停止膨胀,然后经“大坍缩”收缩到原来的超密     

是的,我们发现了

<正>仰望浩渺的星空,你是否总有一个疑问:宇宙究竟从何而来?虽然宇宙大爆炸、宇宙暴胀论等关于宇宙起源的学说,在理论上已相当丰满,但是确凿的证据在哪呢?北京时间3月18日凌晨,来自美国哈佛大学史密森天体物理中心的科学家宣布,他们发现了宇宙大爆炸后最早时期的神秘时空波纹——原初引力波。这不仅是宇宙刚刚诞生时急剧膨胀的首个直接证据,也是证明宇宙膨胀理论最有力的证据。138亿年前,宇宙发生大爆炸之后,宇宙在极短的时间内     

测量角度下的平行宇宙

从测量的宏观、微观两个角度分别引出平行宇宙的概念。从宏观的角度,回顾了古代由于恒星视差的消失引起的恒星测距的难题。介绍了近代的标准烛光测量法、哈勃的宇宙尺度红移测量法,以及大爆炸宇宙假说战胜稳恒态宇宙假说。最终,由宇宙暴胀理论引出第一层平行宇宙和第二层平行宇宙。从微观的角度,由牛顿炼金术的失败引出4种基本力和量子力学。介绍基本粒子的测量不确定性以及薛定谔提出的波函数。对波函数诠释的主流思想是标准的哥本哈根解释,而埃弗雷特特的平行宇宙解释引导出的第三种平行宇宙,即量子力学的平行宇宙,目前逐渐被广泛地接受     

宇宙只有一个吗

伟大的波兰天文学家尼古拉·哥白尼用日心说推翻了长达2 000多年的人类传统宇宙观,至此,人们对宇宙的认识进入了一个日新月异的新境界。然而,这种日新月异还有一个"框":宇宙是唯一的。今天,人们对宇宙的认识或许将被颠覆——多重宇宙,我们生存的宇宙或许只是无数宇宙中的一个!     

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     

宇宙如何起源?

热大爆炸宇宙学取得巨大的成功,它所预言的哈勃定律、宇宙微波背景辐射和轻元素丰度等都得到了观测的广泛证实.但是热大爆炸宇宙理论自身有着无法解释的疑难问题,比如宇宙空间平坦性问题、视界问题等.为了解决热大爆炸宇宙学的诸多疑难问题,一个最简单经济的方案是在宇宙热大爆炸前发生一段由真空能推动的宇宙近指数膨胀的宇宙演化过程,即宇宙暴胀.事实上,发生在宇宙极早期的暴胀过程不仅可以合理地解释所有这些热大爆炸宇宙学中的疑难问题,而且起源于暴胀期间的量子扰动自然地提供了宇宙晚期结构形成所需的原初密度涨落.反过来,探测宇宙微波背景辐射微小的各向异性和宇宙结构成了探索早期宇宙暴胀物理过程的关键手段.尽管现有的大量宇宙学观测强有力地支持暴胀宇宙学,然而当前在宇宙大尺度上似乎依然存在一些偏离标准暴胀宇宙学预言的迹象,这些迹象可能暗示宇宙在极早期暴胀前还经历了一段收缩过程.     

WMAP:宇宙学研究的新纪元

2003年2月1日,美国科学家公布了威尔金森宇宙微波各向异性探测卫星(Wilkinson MicrowaveAnisotropy Probe,WMAP)关于宇宙微波背景在各个方向的分布图,精确展示了宇宙大爆炸后38万年(即目前宇宙年龄的三万分之一)时的宇宙物质空间分布,为研究宇宙的起源和演化提供了宝贵的观测资料.     

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.     

宇宙迷雾知多少

仰望星空,浩瀚无限的宇宙总会让我们肃然起敬,也会激发我们的好奇心,思索一个自然之谜.人类在宇宙中是独一无二的吗?宇宙有中心吗?宇宙有多少岁?宇宙的命运可以预测吗?带着这些疑问让我们来共同探索一下:     

宇宙或在冰冷中死去

宇宙正在加速成长 在大约150亿年前,宇宙只是一个聚集了巨大能量和物质的小点,在某种未知条件的启动下,这个小点爆炸了,这就是“宇宙大爆炸理论”的主要内容,也是科学家对宇宙诞生的猜想.宇宙大爆炸之后,它就不断地膨胀,也就是说,宇宙就像一个生命体一样在不断地长大.在宇宙的“成长”过程中,不断地产生新的天体,一些老的天体也在不断地死去,就像是人体的细胞一样.     

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     

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     

Kaluza-Klein宇宙中熵的产生

近年来,Kaluza-Klein理论用于讨论早期宇宙问题已取得不少进展,产生了所谓K-K宇宙模型。1984年Sahdev和Abbott等对K-K宇宙的暴胀(Inflation)方案进行了讨论。暴胀方案为解决宇宙学疑难问题提供了有希望的途径。然而,K-K宇宙模型在解释宇宙     

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。     

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。     

de Sitter时空背景中具有整体单极的蒸发黑洞的度规

现今人们一般认为,宇宙的演化可由暴涨宇宙模型较好地描述.在早期宇宙的演化过程中,当周围温度低于临界大统一温度(T_(GUT)—10~(16)GeV)时宇宙进入暴涨阶段.此时宇宙中真空能量将占主导地位,相应的有效宇宙常数为(?)～(T_(GUT)~2/m_P)(m_p为普郎克质量～10~(19)GeV),宇宙进入de Sitter指数膨涨相,其时空度规可表为:     

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.     

普朗克卫星绘制精确宇宙图像

正欧洲空间局的普朗克卫星在近期公布了最新的全天空宇宙微波背景辐射结果,绘制出目前最为精确的宇宙早期图像,可以让人们更好地研究宇宙的众多性质,了解宇宙的起源、形成和演化。     

光子、热力学与膨胀宇宙

基于宇宙学观测以及含宇宙常数的广义相对论场方程建立的标准宇宙模型,存在着违背物理学基本规律的疑难,提示我们需要仔细审视宇宙动力学的物理基础.例如,同实物退耦后的背景黑体辐射光子数目不再随宇宙膨胀而变化,但宇宙学红移效应导致辐射温度反比于宇宙尺度下降,则背景辐射总能量也反比于宇宙尺度而不断减少,违背了热力学第一定律,损失的宇宙背景辐射能量到哪里去了?又如,宇宙常数对应的暗能量密度不随时间变化,膨胀宇宙中物质不断被创生,总能量随宇宙膨胀趋于无穷.在宇宙学中坚持能量守恒,需要限制暗物质和暗能量的基本物理性质,其中作为零质量玻色子的光子扮演着重要角色.基于爱因斯坦场方程同时又不放弃能量守恒定律的宇宙学模型,给出了和标准模型完全不同因而可以被观测证实或证伪的演化图景:暗物质同暗能量平衡状态下的匀速膨胀才是宇宙的常态,而减速或加速膨胀只是宇宙介质相变导致的瞬态过程.近期开始出现的高精度宇宙学观测结果对标准模型提出了挑战,而有利于能量守恒宇宙模型的预期.正在进行和计划中的宇宙学观测将最终判定2类模型,并且推动基本物理的发展.