爱因斯坦转盘上的热平衡及其时空对偶性

分别用狭义和广义相对论解出了爱因斯坦转盘上的热平衡流体系统内固有温度对柱坐标的依赖关系T0(ρ).结果表明,运动温度的收缩只与子系统的速度有关而与加速度无关.考虑到引力场中坐标温度的均恒性,爱因斯坦转盘与早期宇宙的时空对偶性直接给出宇宙介质固有温度反比于标度因子R(t)的结论. 关键词： 热平衡 弯曲时空 坐标温度 早期宇宙     

探测宇宙原初氢原子的重新电离

在宇宙大爆炸的40万年之后,宇宙的充分冷却使得原初氢原子得以形成,这些氢原子充满了早期的宇宙.再经过数亿年,第一批恒星以及星系形成,它们产生紫外辐射,进而将原初氢原子电离成电子和质子.这一过程被称为重新电离,标志着成年宇宙的一次相变.相变何时产生?持续的时间有多长?     

宇宙的创生和极早期

随着电影<宇宙与人>在全国各地的放映,对大爆炸宇宙学感兴趣的人越来越多.关于宇宙创生10-5 s以后宇宙演化的情景,本刊1996年第4期登载的康文秀、党兰芬两同志的文章<宇宙演化的最初三分钟>已做了介绍.本文拟对10-5 s以前的宇宙创生期和极早期的情景做一简介.     

宇宙真空量子涨落、宇宙弦及宇宙不均匀性的起源

宇宙中的物质分布是相当不均匀的,有的地方密度高,有的地方密度低,形成各种尺度的成团结构.例如,星系、星系团、超星系团等是高密度区;巨洞则是低密度区.宇宙学中一个待解决的课题,就是说明为什么会有这种非均匀性. 首先,有很强的证据表明,宇宙在早期是相当均匀的,没有今天所观测到的非均匀性.最主要的证据是微波背景辐射的各向同性.观测证明,3K背景辐射的各向异性不超过万分之一,甚至十万分之一.背景辐射是宇宙早期遗留下来的,因此它的高度各向同性标志着宇宙早期物质分布的均匀性.其他的均匀性证据是:二.各种天体中的氦含量相当一致,按重…     

宇宙弦:热大爆炸的拓扑遗迹

从凝聚态物理知道,相变时可以形成一些异常的拓扑结构,如超流氦中的量子涡旋和超导体中的磁场涡线.近年来,宇宙学家开始探讨是否在宇宙早期也发生过类似的现象.在温度为1029K时产生的超高温相变的遗迹──宇宙弦有可能是星系形成的种子,它也可能产生一些在今天仍可观测到的其他效应. 宇宙弦如果存在,它将是和现今存在的任何物态不同的一种超密态物质残留下来的稳定的遗迹.这种超密物态可以存在于极早期宇宙中.宇宙弦能够在该种物态衰变之后很久仍然保留下来的理由是它们是“拓扑上”守恒的.拓扑守恒是很有用的概念,值得我们更详细地加以解…     

光的概念与本质

光是人类最早从宇宙感受到的实惠.光学是物理学研究中最古老分支之一.对光的本质认知的最大挑战应该是光是否遵循“熵”增原理.     

重子物质与反重子暗物质统一的起源

美国和加拿大的物理学家提出一种新粒子可以解决现代物理的两个重要疑难问题:暗物质是什么以及为什么宇宙中的物质远比反物质多?预计这种有待发现的粒子主要衰变成正物质,而其反粒子主要衰变成隐藏的反物质.研究人员声称,这种粒子在早期宇宙中的存在可以说明为何宇宙中物质比反物质多,以及暗物质实际上是隐藏的反物质.     

关于标量-张量理论中含物质及黑体辐射的宇宙解

各向同性的3°K黑体辐射的发现[1],支持了早期宇宙处于火球状态的演化理论,从而引起了讨论包含有物质及黑体辐射的宇宙模型的必要.初期的模型多限于物质及辐射间无相互作用的情况,在最近的一些工作中[2],通过物态方程唯象地引入了物质及辐射间的作用,即假定压力p与能量密度ρ之比在早期宇宙中近于1/3(类辐射状态),在现阶段宇宙中它近于零(类物质伏态).在这种近似下,他们根据Einstein的引力理论,给出了符合于观测的宇宙解. 这篇短文的目的是讨论标量-张量理论[3]中的相应问题.目前,无论关于太阳扁率的实验[4].或者关于行星反射雷达信号的实…     

新的暴涨宇宙论

在过去的四年里,针对标准的宇宙大爆炸理论的某些缺点,发展了一个关于宇宙机早期历史的新模型.这个模型叫做新的暴涨宇宙.在宇宙演化的最初10～(-30)秒以后的全部时间内,这一模型与先前已为人们接受的对所观测到的宇宙的描述完全一致.然而它与大爆炸模型对宇宙的这个最初10～(-30)秒时间内的描述却显著不同.根据暴涨模型,宇宙经历了一个短期的、极为迅速的膨胀(或“暴涨”)阶段,在此期间,宇宙直径增大的程度比先前认为的程度的 10～50倍还大.在这个惊人的增长迸发期间,宇宙的所有物质和能量实际上是从无到有地被创造出来的.这一暴涨过程对今…     

从罗伯森到今天的宇宙学

爱因斯坦创立了引力的现代理论——广义相对论.这一理论将引力和宇宙学都几何化了.爱因斯坦本人曾设想过一种空间封闭的定态宇宙.弗里德曼发现(或猜想)了一种爱因斯坦场方程的非定态解.哈勃发现了遥远星系的红移,从而证实了宇宙膨胀演化的观念. 罗伯森采取了一条在逻辑上和数学上都严格的途径.在假定宇宙是严格均匀和各向同性的情况下,他找出了所有可能的“宇宙学”.他的结果和弗里德曼的猜测一致但更为可信. 罗伯森继后还探讨了这个解的所有观测性质:如天体的红移、角大小、亮度等与光从发射到接收所经历的时间的关系. 1965年发现了宇宙微…     

宇宙背景辐射告诉我们什么

本文讨论宇宙背景辐射的发现和实测研究在热大爆炸宇宙理论的确立中的重要作用．它包括四个要点：一、证实了早期宇宙确曾热至４０００Ｋ以上，二、证实了宇宙物质分布确曾是高度均匀的，三、证实了银河系与其他屎系一样，在宇宙空间有自身的运动，四、证实了早期宇宙中确有结构形成的种子存在。     

宇宙“小爆炸”中的“华尔兹”——高能重离子碰撞中的自旋极化

<正>宇宙大爆炸(Big Bang)理论认为我们的宇宙诞生于137亿年前的一个致密炽热的奇点,在宇宙的早期,物质都是以基本粒子的等离子体形式而存在。而在我们地球上,能够重现这一宇宙早期物质形态的实验只有高能重离子碰撞,形成夸克胶子等离子体,所以高能重离子碰撞也被人们给予了一个更加形象的名字——宇宙"小爆炸"(Little Bang)。     

宇宙背景辐射的短波畸变

1987年2月23日,日本名古屋大学和美国加利福尼亚大学伯克利分校组成的合作小组.利用当天从日本发射的试探火箭,对宇宙背景辐射进行了高精确度测量.结果发现宇宙背景辐射在亚毫米波段大大偏离了黑体辐射.这与1981年Herbert Gush和 Mark Halpern报道的结果很相似. 根据大爆炸理论模型,宇宙背景辐射的光子产生于高红移时期.红移公式为1 Z=λ0/λe,其中λ0和λe分别是观测到的和发射的波长.在宇宙的早期,辐射与物质处于热平衡,产生的光子具有黑体辐射谱.到Z<10 6时,各种产生光子以维持热平衡的过程的产生率将变得不足以维持辐射的黑体谱.但是…     

反物质稀缺之谜有望被揭开

一般认为,约在140亿年前宇宙诞生时,应该产生同等数量的粒子和反粒子,两者的质量相同,但电荷的正、负相反,按理说两者相遇就会湮灭生成光而消失.     

普朗克卫星与宇宙微波背景辐射

 目前对于宇宙起源的认识主要来自于热大爆炸宇宙理论。根据这一理论,在宇宙的极早期,物质以高温高密的等离子体形式存在,并且处于热平衡状态。由于大量自由电子会与光子频繁发生散射,使得光子的平均自由程很短,宇宙处于不透明的状态。     

高能核物理前沿：探寻夸克-胶子等离子体

 对于我们身处的物质世界,现代物理学认为它是起源于约150 亿至200 亿年前的一次宇宙大爆炸。在宇宙的早期,物质的温度和密度都相当大,整个宇宙体系达到平衡。初始的宇宙间只有正反夸克、轻子、胶子等一些基本粒子形态的物质。     

人类早期文明与科学起源——科学发展的人文历程漫话之一

描述了宇宙演化中的人类早期文明,原始人类的思维特点、原始人类的观念、活动("万物有灵"、巫术及神话)及科学在充斥神秘、荒诞的气氛中的起源.     

一类宇宙模型的稳定性

研究了一类Einstein-Kartan宇宙模型的稳定性.分别讨论了宇宙模型对于参量λ和k的变化.在λ=0附近,宇宙模型相对于λ的变化是不稳定的;在λ=β=0附近,宇宙对于k的变化也是不稳定的.因此,在考虑合理的宇宙模型时必须考虑非零的宇宙项. 关键词： 宇宙 模型 广义相对论     

大爆炸核合成与宇宙背景中微子

文章基于大爆炸宇宙学描述了发生于宇宙早期的中微子退耦与轻核素合成事件。退耦后的中微子形成宇宙的背景之一。文章介绍了几种探测宇宙背景中微子的方法,侧重于利用b衰变核俘获超低动能的中微子。     

星系团打破距离记录

天文学家发现了一个距地球约1 3万2千亿光年的星系团.这是迄今为止所观察到的最遥远的星系团.由这个叫做Abell1 835IR1 91 6的星系团发出的光线,提供了有关宇宙在只有现今年龄的3%时的信息.这种光线是在大爆炸后约4 .7亿年时发出的,因而能够告诉我们更多的关于早期宇宙的“黑暗