第二讲宇宙微波背景辐射

简单介绍了近年来关于宇宙微波背景辐射在观测上取得的重大进展，以及有关它的解释、理论和意义．宇宙微波背景是我们了解宇宙奥秘的一个至关重要的窗口．在未来几年，它还将扮演更加重要的角色．     

幻能与宇宙末日

大破裂(big rip)——一种新的宇宙末日图景使当今的宇宙加速膨胀的理论发展到一个新的极端，Dartmouth学院的物理学家Robert Caldwell和他在Caltech的同事Marc Kamionkowski及Nevin Weinberg提出：如果假设中的使宇宙加速膨胀的暗能足够大，它将克服把物体束缚在一起的万有引力、电磁力与强力,不仅星系问的空间继续增加，星系本身也     

爱因斯坦宇宙常数和宇宙中暗能量

综述了宇宙在加速膨胀的观察证据,从爱因斯坦场方程和动力学方程出发详细分析爱因斯坦引入宇宙常数在宇宙加速膨胀中的作用,探讨宇宙常数和宇宙中暗能量的关系．     

最新测量证实“哈勃常数”的实用性

据美国《每日科学》报道,目前研究人员最新使用一种精确方法测量了宇宙的体积大小和年龄,以及它如何快速膨胀．这项测量证实了“哈勃常数”的实用性,它指示出了宇宙的体积大小,证实宇宙的年龄为137．5亿年．同时,该结果证实了宇宙暗能量的强度,暗能量对宇宙的膨胀起到了加速作用．     

宇宙的起源

Ｓｔｅｐｈｅｎ Ｗ ．Ｈａｗｋｉｎｇ是剑桥大学教授、国际著名理论物理学家．他在弯曲时空中的量子力学、量子宇宙学、时空和宇宙的创生等一系列基本问题上作了大量开创性的工作．他在１９８６年曾访问我国．１９８８年３月他在美国加州大学伯克利分校就宇宙起源、小宇宙和黑洞的后裔以及时间的方向等问题作了一系列讲演．在讲演中介绍了当前引力物理和宇宙学研究中的最新进展和有关概念．内容深入浅出．本刊将对这三次讲演陆续报道，以飨读者．     

有关宇宙微波背景辐射的最新报告

2006年3月15日在普林斯顿大学的一个记者招待会上，WMAP^＊（威尔金森宇宙微波各向异性探测卫星）小组发布了他们关于宇宙大爆炸后辐射残留的最新报告．报告提供了首张偏振宇宙微波辐射图谱，其内容有助于了解字宙诞生10埘秒之后的情况，也使标准宇宙模型通过了目前最严格的数据检验．他们还宣称我们生活在一个扁平状的宇宙中，这个宇宙仅含有4％的常规物质，但有22％的暗物质和74％的暗能量，这些结果与宇宙标准模型相吻合．WMAP成员Lyman Page说：     

第五讲暗能量和德西特时空

最近的天文观测表明，宇宙是在加速膨胀，而不是原来认为的减速膨胀．为解释加速膨胀，必须在宇宙的物质能量中引入暗能量这一成分，文章讨论了暗能量的可能侯选者，特别强调了宇宙常数问题、德西特时空问题以及和德西特时空相关的一些基本问题．     

暗能密度测量的新结果

宇宙膨胀的加速是由一种排斥力引起的 .虽然这种所谓的“暗能”被认为占宇宙的 2 / 3左右 ,但是一开始谁也不知道暗能是由什么组成的 .爱因斯坦在 1917年所预言的不随时间变化的“宇宙常数”是对暗能的一种可能的解释 .对暗能还有一些更奇特的解释 ,例如quintessence理论、包括     

宇宙加速膨涨：2011年诺贝尔物理学奖述评

北京时间2011年10月4日,瑞典皇家科学院宣布2011年诺贝尔物理学奖授予美国科学家Saul Perlmutter、美国-澳大利亚科学家Brian P．Schmidt和美国科学家Adam G．Riess（见图1）,以表彰他们通过对遥远的超新星的观测发现了宇宙的加速膨胀。     

宇宙将永远膨胀下去

 大部分宇宙学家认为,宇宙─-它目前的膨胀速度比以往任何时候都缓慢─-最终或者会逐渐地实际上停顿下来,不再膨胀;或者膨胀停止后会重新开始收缩。现在,两位研究人员表明,根据来自宇宙背景辐射探测卫星（ＣＯＢＥ）测量到的数据,可以判断;宇宙将会无限期地膨胀下去．微波背景辐射存在的踪迹遍及整个宇宙,它被认为是宇宙大爆炸的遗迹．在天空的不同区域,这一辐射的温度有着轻微的差别,其数值为十万分之一左右．人们认为,这种差别为星系的形成──当宇宙处于青的期时──提供了线索．爱因斯坦的广义相对论指出,宇宙会拥有三种可能模型中的一种,每种模型同时也决定了宇宙的命运．     

古希腊宇宙体系构建者--亚里士多德

本文将从物理学发展史的角度对古希腊的伟大思想家亚里士多德做一番讨论。首先将述及他的政治和伦理学、认识论和方法论、生物学、宇宙天文学以及物理学．之所以集中地论述到如此之多内容，是由于本文强调这些内容之间的联系：处处表现了尊贵和卑贱的差别是合理的，宇宙的一切运动是有目的的。近代物理学恰恰正是逆着这一思想发展的。     

新实验结果挑战暗能量的存在

大多数天文学家相信宇宙中“暗能量”占优势,因为这是惟一能够解释为什么宇宙在同时进行着膨胀和加速的理由.可是如今荷兰与法国的物理学家们提出暗能量可能并不存在.他们声称,最近对宇宙X射线的观测揭示了远古星团与现今星团之间令人费解的差别,这可以用不存在暗能量来解释(将     

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.     

一类无奇点宇宙模型

按照Penrose-Hawking的奇点定理,在场源物质无旋、无加速且能量密度满足条件ρ+3p≥0的宇宙模型中一定存在奇点.本文研究了场源物质有旋时的无奇点宇宙模型,获得了几种无奇点的宇宙解.     

诗词三首

一些科学家预言真空空间中的量子起伏可能是推动宇宙加速膨胀的暗能量的来源，并建议利用约瑟夫森结（Josephson junction）来验证这一预言．     

2006年诺贝尔物理学奖——宇宙微波背景辐射的黑体谱和各向异性

相传约137亿年前我们的宇宙起源于“盘古开天地式的大爆炸”，能量密度和温度均超高无比，却绝无什么特殊的“爆炸”中心，在足够大的尺度上均匀且各向同性，一直持续膨胀至今．刚开始的时候，随着宇宙温度的迅速降低，若干基本粒子物质相继浮现，宇宙早期的核合成过程制备形成了宇宙时空中第一代恒星形成之前的大致原初元素丰度分布．宇宙“大爆炸”发端时空中的能量场应当有量子涨落；耦合演化到后来呈现的物质场中，这些微弱而此起彼伏的涨落逐渐被引力在各种不同层次上放大，从而最终形成宇宙时空中不同尺度的物质结构系统（包括超星系团、星系团、星系、球状星团、恒星、行星等）．伴随着宇宙膨胀，有一个温度不断下降的热电磁辐射场被“捂”在物质场中；大约在389000年以后，这个热电磁辐射场基本不再与物质相互耦合作用，但它依然带有早期物质场中各处涨落的信息烙印．基于Einstein创立发展的广义相对论（1915年），Einstein（1917年）、Friedmann（1922年）、Lemaitre（1927年）、de Sitter（1932年）开辟了近代理论宇宙学的先河．Hubble（1929年）公布了遥远的星系退行速度正比于它们到我们的距离的划时代观测事实．基于宇宙元素丰度和核合成物理，Gamow，Alpher和Herman于1940—1950年大胆设想了宇宙“大爆炸”的物理框架图像．Penzias和Wilson（1964年）在贝尔试验室从事微波天线研究时意外地发现了2．7K宇宙微波背景辐射．经过多年的精心设计和准备，Mather和Smoot（1989—1994年）领导的“宇宙背景探索器”（COBE）空间试验精确地测量宇宙微波背景辐射的黑体谱和微弱的各向异性涨落；他们俩因此荣获2006年度的物理诺贝尔奖．90年来，科学家们众说纷纭，唇枪舌战，搜索证据，编造理论．随着地面、高空和空间综合试验及理论研究的持续迅速发展，精确宇宙学的时代已经到来．     

开拓对宇宙认识的新天地

目前的宇宙大爆炸理论认为,我们的宇宙诞生于137.7亿年前的一次爆炸.1922年Friedmann在证明Einstein提出的广义相对论中的引力场方程时,解出了此方程的非静态解,认为宇宙是膨胀的,1929年Hubble通过他的观测结果也证明了宇宙在膨胀,这一观点才得到天文学界的承认.1930年后的时间里,稳恒态宇宙模型与热大爆炸宇宙模型成为天文学界的主流观点,1965年宇宙微波背景辐射的发现,彻底结束了这场争论,Gamow,Alpher及Herman提出的热大爆炸宇宙模型也成为近代宇宙学的标准模型.随着理论的完善和观测仪器精密度的提高,大爆炸宇宙模型也面临着更多的挑战.     

3厘米的10亿电子伏加速器

在过去的一个世纪中，用于核物理与粒子物理研究的加速器所加速的粒子能量从几千电子伏（keV）、几百万电子伏（MeV）直增加到几十亿电子伏（GeV）．让这样高能量的粒子轰击物质可以生成瞬间的小规模的早期宇宙．如今，在短时间内把粒子加速到更高能量的研究工作已经迈出了值得注意的一步．     

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)。     

霍金的开放宇宙新理论

２０世纪的天文观测表明，宇宙正处于膨胀的演化过程中．在时间上往过去反推，人们估计在１００多亿年前宇宙是处于极其紧致极其炽热的所谓大爆炸奇性的状态．宇宙的演化必须服从爱因斯坦引力场方程．但是不同的初始状态会导致不同的演化．大爆炸奇性从何而来或者宇宙从何...