宇宙起源与未来的探索

 宇宙的起源是目前科学界十分关注的问题,存在着多种模式,经过长期争论,大致可归纳为两种理论:一种是大家熟知的“大爆炸”学说;另一种为“稳恒态宇宙学理论”,该理论否认宇宙有起源。     

你相信有黑洞吗——从理论探讨和个别观测事例质疑黑洞的存在

“黑洞（Black Hole）”这个名词是美国物理学家John Wheeler在1968年发表的一篇文章中提出来的．他不愿意用“引力坍缩物体（Gravity Collapsed Objects）”这样的名词，希望创造一个较简洁、概括性好的词汇，他认为“黑洞”一词响亮、有号召力．     

今日国外物理(七)

1 美学者认为广义相对论存在缺陷据《中国科学报》报载,美国康奈尔大学斯图尔特·夏比罗教授,用一台超级计算机模拟宇宙中一次巨大引力坍缩.从引力方面来看模拟结果,一团巨大的粒子云的形状象个足球——自行坍缩,消失点附近的区域将凝聚成有无限密度和引力的区域.但根据爱因斯坦的广义相对论原理,是不可能产生这些区域.夏比罗认为,这一模拟结果可能暴露爱因斯坦关于空间、时间、物质和万有引力理论的某一方面的缺陷.     

勒梅特（Lemaitre，Abbe Georges Edouard 1894-1966）比利时天文学家（Astronomer，Belgium）

比利时天文学家勒梅特（他又是一位天主教神职人员），1927年独立地求出爱因斯坦方程的弗里德曼（前苏联数学家，曾提出引力场方程的各向同性通解，称弗里德曼宇宙模型）解。他的文章发表在一家不知名的比利时杂志上，他设想，宇宙早期处于极端稠密的状态，现在宇宙中的全部物质集中在一个大约只有太阳30倍大的球里，他把这个球称为“原初原子”，像一个巨大的原子核，宇宙起源于这个“原初原子”的爆炸。他的学说比较粗糙，是后来的大爆炸宇宙学说的先河。     

黑洞、暗物质、反物质及宇宙的未来

一、黑洞 现在已有越来越多的证据证实黑洞的存在,那么黑洞是怎么产生的呢？一是宇宙形成时就产生了一些黑洞,再就是恒星的坍缩产物中有一种是黑洞．大恒星的坍缩产物就是黑洞．现在间接观测和推断的结论是：不仅各大星系中都有黑洞,而且在某些星系中心也都有一个大黑洞． 二、暗物质 所谓暗物质就是不能用光学方法直接探测到的物质．理论上认为,暗物质本身既不发光,又不与光发生作用（比如,它不反射光）,只存在万有引力．按现有的天体物理理论计算暗物质占整个宇宙质量的９０％．而我们能观测到的各星系质量仅占整个宇宙质量的１０…     

亚历山大·弗里德曼和现代宇宙学的起源

1925年英年早逝的弗里德曼堪称大爆炸宇宙学之父．然而,他杰出的贡献常常被误解和低估． 90年前,俄罗斯物理学家弗里德曼（1888—1925）首次阐述了爱因斯坦的广义相对论存在非静态的解．他发现这些解可以描述宇宙的膨胀、收缩、坍缩,甚至可能从奇点中诞生．     

近代物理学在中国的传播

 1543年,科学史上具有划时代意义的科学著作问世了,这就是哥白尼的《天体运行论》。《天体运行论》建立了以太阳为中心的宇宙结构体系,哥白尼认为不是太阳围着地球转,而是地球围着太阳转;地球不是宇宙的中心,太阳才是宇宙的中心,这就是哥白尼的“日心地动说”。“日心地动说”与当时人们认为的地球是宇宙的中心这一观念形成了强烈的反差,更与当时作为欧洲天主教神学宇宙观基础的托勒密学说针锋相对,因此,哥白尼的“日心地动说”被认为是异端邪说,宣扬哥白尼学说的人受到了严酷迫害和镇压。     

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.     

霍金（Hawking．Stephen William，1942-）英国物理学家（Physicist,England）

霍金在剑桥大学获得博士学位，研究的是宇宙论中最深奥的问题。他将相对论和量子论结合在一起，提出了有关黑洞这一发生着引力坍缩现象的奇特天体的理论。他提出了两条有趣的、但仍有待于观测事实验证的看法（有关黑洞的一切看法都是如此）：第一，在宇宙大爆炸发生之际，各种质量的黑洞都是有可能生成的；因此，宇宙空间里目前仍可能存在着“微型黑洞”。第二，由量子力学可知，黑洞是可以“挥发”掉的：质量越小，“挥发”速度越高。伴随这一过程有伽玛射线产生，它可暴露出黑洞的身份。     

一个八维Kaluza-Klein宇宙模型

本文讨论了一个八维Kaluza-Klein宇宙模型.它不仅自洽地包含Georgi三族SU(11)大统一模型,而且得到了与观测宇宙一致的物理解.在这一模型中,通常四维的宇宙标度因子记作R₃而额外维度的宇宙标度因子记作R₄,它们的物理性质可分成四个阶段来描述.第一阶段,R₃和R₄都在膨胀;第二阶段,R₃是一个inflation解而R₄是个常数;第三阶段,R₄开始坍缩到它的极小值,而R₃继续单调地增加;第四阶段,R₄稳定在Kaluza-Klein半径R_KK而R₃通常的FRW方式膨胀,这时四维的宇宙常数为零.     

宇宙会走向“热寂吗?——兼论对“热寂说”的批判

长期以来,人们对“热寂说”进行过种种批判.其中有不少是把原因归结为热力学第二定律不能用于宇宙.本文分析了这种论点的错误,并说明宇宙不会热寂的原因。     

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     

宇宙极早期的剧涨

 在为数众多的宇宙演化理论中,目前为大多数科学家所接受的就是热宇宙标准模型,即我们通常所说的大爆炸学说.大爆炸学说是建立在爱因斯坦的广义相对论和近代物理理论基础上的,它得到了与观察事实相符合的一系列结论,譬如:它可解释目前的宇宙处在膨胀之中和宇宙中氦的丰度等,并预言了宇宙中存在3K微波背景辐射(已于1965年由彭齐斯和威尔逊证实,他们俩为此荣获了1978年度的诺贝尔物理学奖金).但是,就像通常刚建立的物理理论一样,随着研究的进一步深入,科学家们发现了它的几个致命缺陷,这些缺陷可归纳为以下几点:一、视界问题.这是在解释可观察宇宙的大尺度均匀性时所遇到的问题.在微波背景辐射的研究中已证实宇宙有一个非常重要的特征量--宇宙等效温度,简称宇宙温度.根据微波背景辐射中已测出的辐射能量密度及其频率,再利用普朗克黑体辐射公式,就可知道当今的宇宙温度为2.7K;这说明了宇宙在大尺度范围内是处在热平衡之中的(否则就没有宇宙温度可言).但大爆炸理论诉告我们:在混沌初开时,宇宙是一个灼热的奇点.但随着爆炸过后,需要多长时间才能达到热平衡状态呢?     

自然辩证法讲座第八讲 学习《物理学》

《物理学》札记共有31个.这部分内容在《导言》、运动的基本形式》、《运动的量度——功》、《热》、《电》等论文和《反杜林论》第六章中有进一步的阐发. 这部分札记分为两大部分.在第1—14个札记中,恩格斯根据辩证唯物主义观点,说明了机械运动向热运动的转化.揭示了“力”的本质,批判了“宇宙热寂说”,围绕能量守恒与转化定律,阐明了各种不同运动形式之间的相互联系和相互转化.在第15—31个札记中,探讨了物理学中的若干辩证法问题,阐明了在热、光、电等物理现象中质量互变、吸引与排斥、光与暗、静电与动电的对立统一,批判了汤姆生等人唯…     

人类对于物质微观结构的认识及其在生产实践上的意义

一、人类对物质结构的认识史 毛主席教导我们:“事物都是一分为二的”.1)“没有什么事物是不包含矛盾的,没有矛盾就没有世界”.2)这是辩证唯物主义的一个基本观点.按照这个观点去认识物质结构,就要肯定每一层次的物质都由两种不同的对立面所组成.如此不断分析下去,物质就呈现出层次性的结构.辩证唯物论认为,宇宙,从大的方面说,在太阳系外面有千千万万个太阳,在银河系外面还有千千万万个银河系,它是无穷无尽的.宇宙,从小的方面说,也是无穷无尽的.伟大领釉毛主席更明确指出:“你看在原子里头,就充满矛盾的统一.有原子核和电子两个对立面的统一…     

原子构成万物是字宙结构的美——原子随笔之二

人类很早就在寻找宇宙万物的组成，古希腊最早的唯物论派从物质世界的内部寻找宇宙万物的本源，认为宇宙万物都由“种子”组成，德谟克利特在这种“种子”思想基础上，提出了宇宙万物是由原子组成的猜想．稍晚的古希腊伟大哲学家亚里士多德提出了万物皆由土、水、气和火四种元素构成，中国古人也在寻找这个问题的答案：春秋时出现的五行说，提出宇宙万物都由金、木、水、火、土5种元素组成；西汉哲学家杨雄把“玄”看作是生天生地的宇宙本体；东汉著名思想家王充认为“天地施气，自然化生万物”，认为宇宙万物本源是“气”。     

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     

宇宙近红外背景辐射超出或源于第一代黑洞

中科院国家天文台岳斌、徐怡冬、陈学雷等研究人员与意大利比萨高等师范学校（SNS）An—dreaFerara教授,以及意大利国家天体物理研究所（INAF／IASF—MI）的RubenSalvaterra博士在近日的一项合作研究中提出：宇宙近红外背景辐射（NIRB）的超出可能来源于宇宙中的第一代黑洞。这类黑洞通过直接坍缩的机制形成,是约为100万倍太阳质量的中等质量黑洞。该工作的论文已在MNRAS上发表,并得到了Science主编的推荐。比萨高师和INAF的网页上都对此进行了报道。     

近场宇宙学

人们始终具有了解自己周围环境的愿望，从小的社区周围到对整个宇宙空间；从哥白尼的日心说、上世纪初的河外星云的确认，到后来的宇宙大爆炸学说的提出，我们正在一步步地推进着对整个宇宙的了解．特别是近二十年来天文学家完成了一系列了解宇宙的观测计划，如WMAP卫星(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe)测量了大爆炸后约40万年时的空间温度分布，它与～130亿年的宇宙相比，犹如给出了一张现年80岁老人在出生第一天时的照片．     

如果宇宙是一台计算机(If the Universe Were a Computer)

现在人类生活在一个庞大的计算机系统中 ,科学家们都喜欢把任何系统进行数值化 ,如一杯水、一个地区的经济数据、一个ＤＮＡ序列和一组神经网络 .根据信息论 ,这些系统都可以用二进位制的比特 (Ｂｉｔ)来计量 .因此两年前美国ＭＩＴ的信息论权威、著名的ＳｅｔｈＬｌｏｙｄ教授提出了一个令人惊奇的问题 :“从天体大爆炸以来 ,宇宙究竟具有多少信息量 ?”换句话说 ,就是如果宇宙是一台计算机 ,它在大爆炸后已经完成了多少次计算 ,包含了多少的信息量 ?为了回答这个问题 ,在现有物理学定律的基础上 ,他选择了两个参量来描述宇宙 ,一个是能量 …