霍金与量子宇宙论

 一、霍金---宇宙之迷的探索者史蒂芬·霍金1942年1月8日出生于英国的牛津,那一天刚好是伽利略逝世300周年纪念日。童年的霍金热衷于搞清楚一切事情的来龙去脉,他看到一件新奇的东西时总喜欢把它拆开,把每个零件的结构都弄明白---不过他往往很难再把它装回原样,因为他的手远不如头脑那样灵活,甚至写出来的字在班上也是出名的潦草。10岁时他喜欢做模型飞机和轮船,喜欢设计复杂的游戏。13岁左右就下决心将来要研究物理学和天文学。1959年他考到了自然科学的奖学金,顺利入读牛津大学,1962年去剑桥大学攻读博士学位,研究宇宙学。     

宇宙魂--霍金

文章较全面地评述了著名物理学家霍金的科学生源、科学精神、宇宙观和人生观。     

Solution to the Cosmological Constant Problem by Gauge Theory of Gravity

Based on geometry picture of gravitational gauge theory, the cosmological constant is determined theoreti-cally. The cosmological constant is related to the average energy density of gravitational gauge field. Because the energy density of gravltatlona] gauge field is negative, the cosmological constant is positive, which generates repulasive force on stars to make the expansion rate of the Universe accelerated. A rough estimation of it gives out its magnitude of the order of about 10^52m^-2, which is well consistent with experimental results.     

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.     

宇宙年龄问题上的疑难

宇宙年龄是大爆炸宇宙学中的一个关键性的问题．文章对这问题的缘由、历史以及现状作了阐明．重点讨论了哈勃常数的实测值大小在宇宙年龄问题中的核心作用     

英美提出宇宙形成新理论

 据《科技日报》报道：英国剑桥大学和美国太空望远镜协会的科学家正在研究一种宇宙形成的新理论。这一理论认为,大爆炸发生前,宇宙还曾发生过另外一次大震荡,这意味着可能还有一个看不见的宇宙与现有的宇宙共存。这一称为“Ｍ论”的理论是由美国普林斯顿大学的保尔·斯坦哈特教授提出的,它主要研究宇宙大爆炸发生前的事件和时间。该理论认为,宇宙共有１１维空间,其中６维困绕成微小丝状可忽略不计。大爆炸发生前,宇宙是由两个４维平面构成的,其中一个平面是我们今天的宇宙,另外一个是“隐藏”的宇宙。     

宇宙年龄问题

自适应光学技术的运用和空间望远镜修复的成功使人们可以观测到更遥远星系中的造父变星,并由此准确地定出这些星系离我们的距离、从这些距离可以推知哈勃常数Ｈ的值,从而估计出宇宙年龄。观测的初步结果表明,由此测得的宇宙年龄比由恒星的观测和理论得到的最老恒星年龄还低。这使得长期以来未获解决的宇宙年龄问题的矛盾变得更加尖锐。这一矛盾提示我们,在天体物理研究中,我们对一些非常重要的问题可能仍缺乏充分的了解．     

宇宙是十二面体吗?

近来法国与美国的宇宙学家提出空间可能是有限的，形状像一个十二面体，他们宣称，对于测量到的宇宙微波背景辐射可以采用形如十二面体的宇宙来解释，而不能用普通形状的宇宙解释(Luminet J P et al．Nature，2003，425：593)。     

从静止宇宙向膨胀宇宙的发展

当夜幕降临的时候,漫天灿烂的星斗,浩瀚无际的天空,为人们提供了巨大的想象空间(图1).可这巨大的空间是无限的还是有限的呢？宇宙是一直在演化着的,还是总是保持这个样子呢？关于这些问题,从古至今的人们一直就在研究着、争论着,构成了一部不断发展着的天文学和宇宙学的发展史.     

宇宙常数的Bulk流形的起源

关于宇宙常数问题是个至今没有解决的问题, 它的来源至今还没有一个共识. 从额外维的流形出发, 给出了宇宙常数的,bulk,流形起源的理论, 得到了不同情况下宇宙常数的取值和宇宙常数随时间演化的函数, 并且得到了可拟合现代天文观测的宇宙常数.     

微波背景辐射谱和宇宙的结构

 2000年公布了宇宙学领域中的一项重大观测结果,这就是Ｂｏｏｍｅｒａｎｇ和Ｍａｘｉｍａ两实验组利用毫米段微波望远镜较准确地测得了宇宙微波背景辐射(ＣＭＢＲ)功率谱,特别是其第一峰。微波望远镜是一个由液氦三超低温冷却并由氮化硅微网吸收器组合的阵列辐射仪,被吊挂在巨型探测气球之下。以Ｂｏｏｍｅｒａｎｇ组为例,气球于1998年底在38千米高空沿南纬80度线绕南极一圈巡航了10天,多遍扫描了占全天空3%的南极天区,经漫长的数据处理后,直到2000年4月才公布了部分数据的处理结论。2001年,两实验组又有更精确的观测数据问世。1964年被首次观测到的ＣＭＢ     

Higher-Dimensional Cosmological Models with Density-Parameter-Dependent Cosmological Constant

We discuss the evolution of the scale factor in a higher-dimensional cosmological model in which the cosmological constant is given by the scalar arisen by the contraction of the stress-energy tensor.     

宇宙黑暗时代的探索与月基天文

宇宙黑暗时代是指宇宙大爆炸刚刚结束,第一代恒星和星系尚未形成的时期,这时的宇宙“鸿蒙未开”,蕴藏着宇宙起源阶段所遗留的大量宝贵信息。这一时期宇宙中性氢气体产生的21 cm信号为观测宇宙黑暗时代提供了探针,但这一信号现已红移到米波、十米波甚至百米波频段,在这一频段有其他天体特别是银河系产生的巨大前景辐射,在地球上的观测还受到地球电离层的吸收、折射以及多种电磁干扰,因此其观测具有极大的挑战性。利用月球背面或月球轨道进行观测具有优越的条件,可以避免电离层和电磁干扰对低频射电观测的影响。随着重返月球热潮的兴起,美国、欧洲、印度等国和中国都在积极酝酿月基天文特别是低频射电天文研究,打开低频电磁观测的新窗口,实现对宇宙黑暗时代和宇宙起源的探测。文章将介绍关于宇宙黑暗时代、宇宙黎明的研究进展以及利用月球开展低频射电天文观测的动向,并简要介绍中国提出的鸿蒙绕月卫星阵列计划。     

诱导引力理论中的Baby宇宙

本文讨论诱导引力理论中Baby宇宙的量子效应.我们证明了在诱导引力理论中Baby-Parent宇宙相互作用是非定域的,并论证了在低能极限下诱导的宇宙学常数为零.这一论证并不依赖于诱导势的细节.     

决定宇宙演化前景的判据

 1998年6月3日,从清晨5时起,中央电视台连续3小时直播美国发现号航天飞机运载α磁谱仪升空实况的同时,还向大家介绍了许多宇宙学的知识。宇宙学的发展大大深化了人类对宇宙起源和演化的认识,为了解物质结构和相互作用提供了新的统一图景。