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[转载]研究称暗能量或隐匿于宇宙空洞
热度 1 crossludo 2012-11-26 17:44
研究称暗能量或隐匿于宇宙空洞(图) 研究称暗能量或隐匿于宇宙空洞 北京时间11月26日消息,新科学家报道,近日研究发现宇宙空洞,也就是几乎是空洞的巨型宇宙空间,能够帮助我们了解暗能量,一种加速宇宙膨胀的神秘物质。如果引力是其中的主要力量,那么宇宙膨胀将会逐渐变慢,因为被吸收的物质也会受到其它物质的牵引。但10多年前,对超新星的研究表明宇宙的膨胀其实是不断加速的。这表明时空的真空区内一定存在某种内在的能量排斥引力。 据称,暗能量组成了宇宙的70%,关于暗能量密度的几个观点也随着时间的变化而发生改变。测试这些观点的方法之一便是测试宇宙随着时间推移的膨胀率,这个过程会在宇宙空洞中留下印记。早期宇宙的量子起伏会导致原始物质密度的变化。在密集区域形成的星系和星系群之间会产生宇宙空洞,从而产生星系调查,诸如斯隆数字巡天(SDSS),中观测到的宇宙大型结构。空洞一般宽达1.5亿光年。 宇宙膨胀将近乎球体的空洞拉伸成鸡蛋形状的气泡。“空洞对暗能量高度敏感。”荷兰格罗宁根大学的里恩·凡·德·威格尔特(Rien van de Weygaert)这样说道。根据威格尔特研究小组进行的电脑模拟显示,将不同时期宇宙空洞的形状进行对比将揭露暗能量密度的变化,从而帮助科学家区分不同理论。 然而这种效应微乎其微,同时宇宙空洞的形状也受到因强烈引力相互作用产生的星系运动的影响。因此加拿大安大略滑铁卢大学的吉尔海姆·拉沃(GuilhemLavaux )和同事提出了一项解决方案:将某一特定体积的所有空洞的所有形状堆叠起来,从而产生一个平均的拉伸力。 研究小组已经将这项技术应用于最新SDSS数据中的宇宙空洞。然而不够精确的宇宙距离测量使得宇宙空洞边界非常模糊。这项调查也没有触及宇宙深空,因此没有提供宇宙空洞进化的完整历史。 但平方公里射电阵(Square Kilometre Array,简称SKA)无线电望远镜或许能够改变这一现状。到2024年,它将能够监测到数十亿颗星系。
个人分类: 科研迷题|1109 次阅读|1 个评论
拿什么探测你,暗能量
热度 1 kejidaobao 2012-9-13 10:49
本刊记者/李 娜 自以为越来越了解自己生存的宇宙,但其实到目前为止,人类只不过才了解宇宙结构的不足5%,其余95%被科学家们认为是暗物质和暗能量,尤其暗能量以超过70%的比重令人震惊。可见物质,很容易被认识和了解;而不可见者,尤其是相互作用非常微弱的暗能量,难以被直接观测,因此目前只能通过对可见天体和空间的观测,间接地测定其性质。在8月23日举行的中国科协“科学家与媒体面对面”活动上,宇宙学家们介绍了探测暗能量的不同方法。 最具传统的超新星观测 一位重量级嘉宾现身,令本次活动增色许多,他就是2011年诺贝尔物理学奖得主之一、美/澳籍科学家Brian P. Schmidt。其所在实验组荣获诺奖理由是“透过观测遥远超新星而发现宇宙加速膨胀”。 主流物理学界一直认为宇宙膨胀在不断减速,直到1998年Schmidt所在的研究团队以及另一位获奖人Saul Perlmutter 教授领导的团队提出惊人观点:宇宙一直在加速膨胀——除万有引力之外,宇宙还受到一种万有斥力作用,正是不同力量的合力造成这种结果。这种万有斥力的源头,被美国科学家Mike Turner归结为暗能量。对于未知而诡异的暗能量,他们的探测方法就是观测超新星。 超新星观测在宇宙学问题的研究中颇具传统。中国科学院国家天文台宇宙暗物质暗能量团组首席研究员陈学雷告诉《科技导报》,1930年代科学家提出超新星爆炸概念;1970年代,超新星观测开始用于宇宙学问题的研究。超新星分为不同类型,其中Ia型超新星被用来作为宇宙的距离标尺。Ia型超新星一般被认为是白矮星,它会从其伴星中吸附积聚物质,到一定程度后发生核爆炸,因爆炸时亮度异常耀眼,好像一颗新星出现,因此被称为超新星。白矮星发生爆炸时大都接近同一质量上限,所以它们燃烧、爆炸发出的光度基本一样。根据爆炸亮度,可以推测Ia型超新星到观测者的距离,这就是物理学界所说的“标准烛光”。科学家们通过标准烛光来判断星体在不同时期的距离,最终得到了宇宙加速膨胀结论。 标准烛光的道理貌似简单,但事实上,宇宙中有一些因素会使标准烛光产生偏差,比如科学家们发现Ia型超新星并不完全相同,导致爆炸时光度变化速度不一;星际空间的尘埃会吸收光子,导致超新星变暗,产生误差等,所以关于Ia型超新星作为“标准烛光”的争议也一直存在。宇宙学家们是怎么处理这种偏差的呢? Schmidt在回答《科技导报》上述提问时说,他们也在寻找偏差的可能来源,结果发现和所在星系种类、超新星的光变曲线等一些因素确实有关。“但我们也可以做一些检验,比如观测临近的超新星,对于同一距离或同一位置的超新星,检验它们是否具有相同亮度,如果不同就说明这个方法不对。最后我们发现,经过一些修正后,可以在精度为1%(低于1%是研究者们目前的追求)的程度上,认为它们是相同的,不过现在还很难超过这个精度。” 陈学雷告诉《科技导报》,超新星观测是目前研究中使用最多、也取得成果最多的探测方法,不过这种方法面临的挑战是精度的不断提高,而且要求更多的数据积累和经验判断。 未来可期的重子声学振荡 与传统的超新星观测不同,陈学雷的研究团队正在计划用一种叫做“重子声学振荡”的研究方法来探测宇宙中的暗能量。 “重子声学振荡作为一种精确测量宇宙膨胀率和距离尺度的方法,被认为是未来探测暗能量的主要手段之一。”陈学雷在2011年发表的一篇题为“暗能量的射电探测——天籁计划简介”一文中介绍称:宇宙中物质的分布有不均匀性,在宇宙早期,原初密度扰动会引起光子-重子复合流体中的声波振荡。随着宇宙膨胀,温度降低,宇宙中的等离子体复合后,光子与重子退耦,此种振荡停止。但是这一振荡的尺度与复合时的声波传播距离可以建立一种对应的线性计算关系,因此可以作为量天尺测量宇宙膨胀速度。 “简单来说”,陈学雷告诉《科技导报》,“重子声波振荡就是通过探测宇宙大爆炸留下的早期声波,以不同的波长来判断不同时刻宇宙膨胀的速度变化。当初宇宙大爆炸从开始到结束,经历了一个非常突然的过程,虽然大爆炸结束了,但是伴随大爆炸而产生的声波还以等离子体的形式存留在宇宙里。这就好像水结冰了,但是之前的波纹被保留下来是一个道理。” 重子声波振荡可以说是与Ia型超新星观测非常互补的一种探测暗能量的方法。陈学雷认为,声波振荡与宇宙的膨胀速度之间可以建立清晰的线性或准线性计算关系,而无需像超新星观测那样过多依赖经验判断,因此有希望实现较小的系统误差。 目前,国际上包括斯隆数字巡天项目(SDSS)、“二度视野”项目(2DF),WiggleZ项目等在内的实验组都在利用重子声波振荡进行暗能量探测,并且已经在五六个数据点实现成功测量。国内,由陈学雷主持的中国科学院国家天文台“天籁计划”也是以重子声学振荡来对宇宙进行大尺度观测的。值得一提的是,国际小组主要使用光学手段进行巡天观测,陈学雷实验组希望使用射电手段进行,他认为国际上射电探测研究刚刚起步,结合国内在射电天文、微波技术、计算机技术方面的学科基础,我国及时投入力量,有可能在这一领域取得领先地位。 除上述方法之外,还有两种探测思路也受到科学家关注——引力透镜和星系团。陈学雷告诉《科技导报》,前者是基于光在宇宙中的传播会产生偏折,造成所观测背景星系与其固有形状有微小改变和光度放大;后者则是基于星系团随红移的数量变化,“但是目前这两种方法因系统误差、观测难度等原因,在暗能量探测中贡献较小”。■
个人分类: 栏目:科技事件|3756 次阅读|1 个评论
[转载]宇宙膨胀扩大致早期信息丢失
热度 3 陈学雷 2012-6-1 03:15
新浪科技讯 北京时间5月31日消息,据物理学家组织网站报道,我们所处的宇宙是一个极度复杂的空间,其间充斥着大量的星系和各种大尺度结构,它们经历了过去137亿年来的演化历程。所有这一切都起源于宇宙初生时物质的微小扰动,这些扰动随着时间推移,随着宇宙的膨胀而增长扩大,就像是扔进池塘的小石子激起的涟漪。通过对这些大尺度结构的观察,我们可以推知一些有关宇宙初生时状态的信息。然而现在真的是最佳的观测时机吗?或者是否再等上数十亿年会更有利一些?又或者在过去进行观测才是最佳时机?   关于这个问题,哈佛大学理论物理学家艾维·劳艾伯(Avi Loeb)进行了计算。其计算结果显示,观测和研究宇宙的最佳时机应当是在大约130亿年前,也就是在宇宙大爆炸发生后大约5亿年的时候。在那之后时间过的越多,有关早期宇宙的信息便会丢失地越多。   劳艾伯说:“我很高兴自己在这个宇宙时代成为一名宇宙学家,此时我们仍然能找到有关宇宙创生的一些线索。”   确定观测宇宙的最佳时机受到两个相互对立的因素的制约。在宇宙极早期,宇宙的可见范围很小,因此你看到的东西相对较少。随着时间推移宇宙不断膨胀,你开始看到更多的东西,因为现在光获得了足够的时间从较远的地方传播到你的眼睛里。然而,当你身处一个更加古老,演化更加彻底的宇宙,物质已经开始在重力作用下聚集形成天体,因此你已经失去了观察宇宙初期状态的机会。这两种相互矛盾的过程互相影响,此消彼长不可调和。   劳艾伯问了一个问题:那么究竟在何时进行观察是最为有利的时机?计算的结果是在宇宙大爆炸发生之后大约5亿年。   这一时期也正是宇宙中第一批星系和恒星开始形成的时候。这样的时间重合并非巧合。由于有关早期宇宙的信息在第一批星系逐渐聚集形成时便开始遗失了,因此要想观察早期宇宙的状态,当然要到第一批星系刚开始出现的时候进行观察了。   但是现在的我们还不算太晚。现代天文观测技术仍然能够让我们在遥远的距离上窥见有关早期宇宙的蛛丝马迹:通过观测由极早期宇宙中的氢21厘米谱线。这些辐射穿越130亿年的广袤时空抵达我们这里,让我们得以了解早期宇宙的模样。   劳艾伯说:“21厘米谱线巡天是我们的最佳选择,通过对远距离氢原子的观测,我们可以了解在早期宇宙中物质是如何分布的。”   随着宇宙加速膨胀,对于未来的宇宙学家们来说,这一图景正变得越来越模糊。因为随着宇宙不断膨胀,很多星系将最终消失在我们的视野之中。从那些星系发出的光线将永远无法抵达地球。同时整个宇宙的大尺度结构也会变得越来越离散,最终消失在我们的视野中。据估算,在经过相当于现今宇宙年龄10倍至100倍的时间之后,那时的宇宙学家们将再也无法观测到早期宇宙的线索。劳艾伯说:“如果我们想要了解早期宇宙,那就最好要抓紧了!”(晨风)
3129 次阅读|10 个评论
[转载]研究称宇宙膨胀扩大致早期信息丢失(图)
周少祥 2012-5-31 14:43
研究称宇宙膨胀扩大致早期信息丢失(图) http://www.sina.com.cn 2012年05月31日10:43 新浪科技 微博   科学家的计算结果显示,观测和研究宇宙的最佳时机应当是在大约130亿年前,也就是在宇宙大爆炸发生后大约5亿年的时候,这一时期也正是宇宙中第一批星系和恒星开始形成的时候。由于有关早期宇宙的信息在第一批星系逐渐聚集形成时便开始遗失了,因此要想观察早期宇宙的状态,就应该要到第一批星系刚开始出现的时候进行观察。   新浪科技讯 北京时间5月31日消息,据物理学家组织网站报道,我们所处的宇宙是一个极度复杂的空间,其间充斥着大量的星系和各种大尺度结构,它们经历了过去137亿年来的演化历程。所有这一切都起源于宇宙初生时物质的微小扰动,这些扰动随着时间推移,随着宇宙的膨胀而增长扩大,就像是扔进池塘的小石子激起的涟漪。通过对这些大尺度结构的观察,我们可以推知一些有关宇宙初生时状态的信息。然而现在真的是最佳的观测时机吗?或者是否再等上数十亿年会更有利一些?又或者在过去进行观测才是最佳时机?   关于这个问题,哈佛大学理论物理学家艾维·劳艾伯(Avi Loeb)进行了计算。其计算结果显示,观测和研究宇宙的最佳时机应当是在大约130亿年前,也就是在宇宙大爆炸发生后大约5亿年的时候。在那之后时间过的越多,有关早期宇宙的信息便会丢失地越多。   劳艾伯说:“我很高兴自己在这个宇宙时代成为一名宇宙学家,此时我们仍然能找到有关宇宙创生的一些线索。”   确定观测宇宙的最佳时机受到两个相互对立的因素的制约。在宇宙极早期,宇宙的可见范围很小,因此你看到的东西相对较少。随着时间推移宇宙不断膨胀,你开始看到更多的东西,因为现在光获得了足够的时间从较远的地方传播到你的眼睛里。然而,当你身处一个更加古老,演化更加彻底的宇宙,物质已经开始在重力作用下聚集形成天体,因此你已经失去了观察宇宙初期状态的机会。这两种相互矛盾的过程互相影响,此消彼长不可调和。   劳艾伯问了一个问题:那么究竟在何时进行观察是最为有利的时机?计算的结果是在宇宙大爆炸发生之后大约5亿年。   这一时期也正是宇宙中第一批星系和恒星开始形成的时候。这样的时间重合并非巧合。由于有关早期宇宙的信息在第一批星系逐渐聚集形成时便开始遗失了,因此要想观察早期宇宙的状态,当然要到第一批星系刚开始出现的时候进行观察了。   但是现在的我们还不算太晚。现代天文观测技术仍然能够让我们在遥远的距离上窥见有关早期宇宙的蛛丝马迹:通过观测由极早期宇宙中的氢21厘米谱线。这些辐射穿越130亿年的广袤时空抵达我们这里,让我们得以了解早期宇宙的模样。   劳艾伯说:“21厘米谱线巡天是我们的最佳选择,通过对远距离氢原子的观测,我们可以了解在早期宇宙中物质是如何分布的。”   随着宇宙加速膨胀,对于未来的宇宙学家们来说,这一图景正变得越来越模糊。因为随着宇宙不断膨胀,很多星系将最终消失在我们的视野之中。从那些星系发出的光线将永远无法抵达地球。同时整个宇宙的大尺度结构也会变得越来越离散,最终消失在我们的视野中。据估算,在经过相当于现今宇宙年龄10倍至100倍的时间之后,那时的宇宙学家们将再也无法观测到早期宇宙的线索。劳艾伯说:“如果我们想要了解早期宇宙,那就最好要抓紧了!”(晨风)
个人分类: 认识论|2012 次阅读|0 个评论
所谓"低温背景辐射"也根本不能成为"宇宙大爆炸论"的论据
热度 1 可变系时空多线矢主人 2012-2-25 08:20
所谓"低温背景辐射"也根本不能成为"宇宙大爆炸论"的论据 有网友对本博客博文: “哈勃常数”的修正、确定,也不能肯定 所谓 “宇宙大爆炸论” 本文引用地址: http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=226do=blogid=538365 评论说:"宇宙低温辐射"是支持"宇宙大爆炸论"的关键! 回复如下: 彭齐亚斯和威尔逊偶然发现的"宇宙微波辐射"确实已被广泛接受为大爆炸理论重要根据! 其理由是:只有在所谓爆炸出现原子的初期才能有那种"背景辐射'残留至今! 但是,正如本博主早已多次指出的: 1.既然形成大爆炸的主要根据,宇宙膨胀,都不成立,又怎会有出现原子的初期? 2.已确知:宇宙间,甚至太阳系中心,都存在大量巨大的黑洞,由于其中状态很不均匀, 其本身的引力作用会造成的高能辐射,虽会被减弱,而仍能以低能逃出其视界之外,而形成观测到的所属"低温背景辐射"! 因而,3K微波背景是探测到了的,但是,它不可能是大爆炸留下的! 这个也根本不可能是支持大爆炸理论最直接的证据!
个人分类: 其它|3212 次阅读|2 个评论
[转载]宇宙膨胀理论与Alan Guth(转自MIT12月6里的physics news)
GoogleMIT 2011-12-15 21:34
[转载]宇宙膨胀理论与Alan Guth(转自MIT12月6里的physics news)
因为觉得这篇文章不错,自己通读了一遍,我虽然是做材料科学的研究的,但是还是很喜欢宇宙学的。所以就把这篇文章转出来,毕竟大家可能不经常去MIT的网页看东西。我是经常跑去看的,虽然我并不是MIT的学生。哈哈!相信看这篇博文的您应该都可以通读这篇文章,所以我就不在进行细枝末节上的翻译了。 这篇文章是科学美国人杂志的记者 Davide Castelvecchi (此处的超链接是连接到他在科学美国人上的个人专题报道)写的,他曾经在2004年的时候采访过Alan Guth. 全文如下: On the night of December 6, 1979–32 years ago today– Alan Guth had the “spectacular realization” that would soon turn cosmology on its head. He imagined a mind-bogglingly brief event, at the very beginning of the big bang, during which the entire universe expanded exponentially, going from microscopic to cosmic size. That night was the birth of the concept of cosmic inflation (此处连接是关于the growth of inflation,也是Davide的手笔). Such an explosive growth, supposedly fueled by a mysterious repulsive force, could solve in one stroke several of the problems that had plagued the young theory of the big bang. It would explain why space is so close to being spatially flat (the “flatness problem”) and why the energy distribution in the early universe was so uniform even though it would not have had the time to level out uniformly (the “horizon problem”), as well as solve a riddle in particle physics: why there seems to be no magnetic monopoles, or in other words why no one has ever isolated “N” and “S” poles the way we can isolate “+” and “-” electrostatic charges; theory suggested that magnetic monopoles should be pretty common. In fact, as he himself narrates in his highly recommendable book, The Inflationary Universe , at the time Guth was a particle physicist (on a stint at the Stanford Linear Accelerator Center, and struggling to find a permanent job) and his idea came to him while he was trying to solve the monopole problem. Twenty-five years later, in the summer of 2004, I asked Guth–by then a full professor at MIT and a leading figure of cosmology– for his thoughts on his legacy and how it fit with the discovery of dark energy and the most recent ideas coming out of string theory. The interview was part of my reporting for a feature on inflation that appeared in the December 2004 issue of Symmetry magazine . (It was my first feature article, other than the ones I had written as a student, and it’s still one of my favorites.) To celebrate “inflation day,” I am reposting, in a sligthly edited form, the transcript of that interview. Twenty-five Years of Cosmic Inflation: A QA With Alan Guth Davide Castelvecchi: What is cosmology? Alan Guth: Cosmology is the study of the history and large-scale structure of the universe, and my own niche in cosmology is the very early universe—the first small fraction of a second of the history of the universe. DC: How is it possible that people can understand the universe itself, as opposed to studying things the universe contains? AG: We do have a number of pieces of information that we can put together to try use as a basis for constructing theories. Observations about the distributions of galaxies within the visible part of the universe, and the motions of galaxies. Also now very important are observations of the cosmic background radiation—radiation that we believe is the afterglow of the big bang’s explosion itself. And now we have very precise measurements, both of the spectrum of this radiation and also of the small ripples that exist in its intensity pattern. The radiation is almost perfectly uniform. In all different directions in the sky, the intensity we observe is the same to about one part in 100,000. But nonetheless, one does see minute differences from one direction to another. This pattern of ripples is tied directly to two things: theories about how the ripples were formed—which is where inflation comes in—and also to theories that calculate how the structures in the universe have formed from the ripples. Another important ingredient in terms of the observational basis for cosmology is the chemical abundances that we observe in the universe, Those are measured from the spectral characteristics of gas clouds and stars, and can be compared with theories about how the chemical elements were formed in the first few minutes of the history of the universe. And wonderfully, the calculations agree very, very well with the observed abundances of the lightest elements. DC: When you first had the idea of inflation, did you anticipate that it would turn out to be so influential? AG: I guess the answer is no. But by the time I realized that it was a plausible solution to the monopole problem and to the flatness problem, I became very excited about the fact that, if it was correct, it would be a very important change in cosmology. But at that point, it was still a big if in my mind. Then there was a gradual process of coming to actually believe that it was right. DC: What’s the situation 25 years later? AG: I would say that inflation is the conventional working model of cosmology. There’s still more data to be obtained, and it’s very hard to really confirm inflation in detail. For one thing, it’s not really a detailed theory, it’s a class of theories. Certainly the details of inflation we don’t know yet. I think that it’s very convincing that the basic mechanism of inflation is correct. But I don’t think people necessarily regard it as proven. DC: You recently wrote that “the case for inflation is compelling,” which sounds like a cautious statement. AG: It’s certainly not as well confirmed as the big bang theory itself. But I guess I’d find it hard to believe that there could be any alternatives for solving the basic problems inflation solves, like the horizon and flatness problems. DC: Do you have your favorite version of inflation among the many that have been proposed? AG: Not really, except that I could say that I think cosmology is moving toward describing things in terms of string theory. And there have been a number of attempts to describe inflation in that context. I think that is the future. DC: So you think that string theory will ultimately prove to be right? AG: Yes, I do. I think it may evolve a fair amount from the way people think of it now, but I do think string theory definitely has a lot going for it. DC: Is string theory physics or is it just fancy mathematics so far? AG: I consider it physics. It’s certainly speculative physics so far — unfortunately, it’s working in a regime where there’s no direct experimental test. But there are nonetheless consistency tests. If the goal of string theory is to build a quantum theory that’s consistent with general relativity, that’s a very strong constraint, and so far string theory is the only theory that seems to have convinced a lot of people that it satisfies that criterion. Just from a sociological point of view, theoretical physicists have been looking for a consistent quantum theory of gravity for at least 50 years now, and so far there’s really only one theory that has reached the mainstream — string theory. DC: Has string theory really reached the physics mainstream? AG: Yes. I would say that nowadays, a theoretical particle physicist cannot ignore string theory. DC: Speaking of sociology, in your book you describe your first attempts as a young particle theorist to describe your idea of inflation to cosmologists, and how communication would break down because people used different lexicons. Is the situation any different now? AG: I think the situation has improved tremendously between particle physics and cosmology. Now I think that almost everybody in cosmology is reasonably fluent in the vocabulary of both fields, and I think everybody recognizes that there is a strong interface between these two fields. At the same time, now there are also important implications going the other way, with the discovery of dark energy. DC: Is dark energy more relevant to particle physics than dark matter? AG: I would say yes. I am not sure if everybody will agree — it depends on what your perspective is. I think dark matter is more relevant to the next age of particle physics experiments — hopefully supersymmetry and perhaps other interesting things that we may discover. On the other hand, there’s at least a good chance that dark energy is energy of the vacuum, so it seems to be telling us something about the fundamental structure of physical law, which is a big surprise. The vacuum energy has been a haunting question for particle theorists since the advent of quantum field theory in the 1930’s. As soon as we had quantum field theory we knew that the vacuum was not a simple state: It was a very complicated state with all kinds of quantum fluctuations going on. And there was no reason at all why the energy of the vacuum should turn out to be zero or small. In fact, nobody knows how to calculate the energy of the vacuum, but if particle physicists were to try to estimate it, the natural answer would be something like 120 orders of magnitude larger than the experimental bound. So it was always a big mystery, but until the advent of dark energy, the belief was that the real number was zero, because of some kind of symmetry that we didn’t understand yet — an exact cancellation between the positive and negative contributions. If dark energy is the energy of the vacuum, now you need that symmetry to make it almost zero, and then some small breaking of that symmetry to make it a small number that’s not zero. And it all gets very complicated and baroque. Nobody has the faintest idea of how it might actually work. There is also the possibility that the vacuum energy is not determined at all by the fundamental laws of physics, but instead it’s determined anthropically, using the idea of a multiverse. It’s quite possible in the context of string theory that there are many vacuum-like states, and all of them are stable enough that they could provide the underpinnings of a universe. And the one that we happen to find ourselves in is determined by random choice. One would imagine that the universe would inflate eternally through all the different possible vacua of string theory, with infinite amounts of space of every type of vacuum produced — eventually. DC: Is this the so-called string theory landscape idea ? AG: Yes, that’s the catchword. If this is right, it would mean that in most regions of space the cosmological constant is enormous, and there are some rare regions of space where the cosmological constant happens to be very small. But life can only form if the cosmological constant is very small. So it’s not a surprise that we find ourselves living in one of those regions. An idea like this five years ago would have been completely anathema to particle physicists. It is still anathema to many, but people pay much more attention to this kind of idea now. DC: Does this connect to the idea of eternal inflation, with multiple universes bubbling off from a primodial vacuum? AG: Yes, there are two ideas coming together here. One is the idea from string theory, that there’s a huge number of possible vacuum states. And the other is the idea of eternal inflation, that once inflation starts, it never ends, and it explores all possible vacua. DC: Recently Stanford University cosmologist Andrei Linde, who also made seminal contributions to inflation theory, teamed up with string theorists to try to reconcile the two fields. AG: Yes. I regard that as probably the most interesting approach. I’m a big fan of that work, though I’m not one of the authors. I think it’s the starting point towards what will become a solid embedding of inflation within the context of string theory. Before them, nobody had any good idea for describing within string theory a state that would have a positive cosmological constant. DC: Does the existence of dark energy suggest a possible connection between the “false vacuum” state that produces inflation and the “true vacuum” state of the cosmological constant? AG: In principle, yes, although the vacuum states in string theory are really quite complicated states, with a number of degrees of freedom that describe them. Certainly, the state which drove inflation in the early part of our universe had a large, positive cosmological constant. In the end, they would all be described in the same language of string theory, and they would have many similarities. But there also are many significant differences. They are very different energy scales. So I think it’s somewhat a question in the mind of the beholder to decide whether or not there is a close relationship or a distant relationship. DC: Could there be two different kinds of “repulsive gravity” then, one which acted during inflation, the other one which is acting now? AG: What I believe, and what is the conventional belief, is that the repulsive gravity is really a feature of general relativity itself — and in fact Einstein made use of it himself in 1917 when he introduced the cosmological constant and tried to use it to describe how the universe could be static, with ordinary gravity pulling everything together and repulsive gravity — the cosmological constant — pushing everything apart. So from the very beginning general relativity incorporated the possibility of repulsive gravity. What creates repulsive gravity is negative pressures. That’s the feature of the cosmological constant and also of states of scalar fields dominated by their potential energy, which is the way conventional inflation works. Certainly the most plausible explanation for acceleration today, and for inflation early in the universe, was that the universe contains materials that have negative pressures. So at that level of description it’s the same mechanism — because it’s the only mechanism we know. But what the material is that creates the negative pressure is a more detailed question. Whether or not we believe that the KKLMT papers are on the right track, I think we don’t really know how closely related the actual state that drove inflation in the early universe was to the state the universe is in now, with this slow inflation that we attribute to dark energy. DC: Could there ever be a particle physics experiment to probe dark energy? AG: I guess I do not see the dark energy influencing or being influenced by particle physics experiments in the foreseeable future. It certainly is highly relevant for astrophysical observations. One important thing we’d love to know about dark energy is whether or not the energy density is constant over time, as it would be if it were a cosmological constant. Or, it could vary with time — in which case, our best explanation would be that it’s energy of a slowly evolving scalar field that fills all of space. That’s usually called the quintessence. There is some hope of answering that question by more detailed astronomical observations. And the best handle of that is probably still the distant supernovae, with experiments such as SNAP . DC: So is dark energy relevant to particle physics not so much on the experimental side, but because it points to an open problem in its theoretical foundations, i.e., the prediction that the vacuum of quantum field theory should create a much stronger repulsive force? AG: Yes, in terms of trying to understand the foundations of theoretical particle physics, I think it’s very important. In particular, it seems to be suggesting that there may be no physical principles that determine what the vacuum of string theory is. Maybe it is just all possible vacua happening in all different places. Now, I really hope that that turns out not to be the case, because I like to think that physics is more predictive than that. But that is certainly the direction that the dark energy is pointing towards — and it may turn out to be the right direction. DC: In either case, will a better understanding of dark energy shed light on inflationary cosmology? AG: Yes, I think so. If it turns out that the only explanation for the dark energy is this landscape idea, that says that if we want to understand how inflation really works, we have to understand it in the context of the landscape of string theory. DC: Inflation predicts that the universe is spatially flat, a fact which is in accordance with our best cosmological observations, in particular of the cosmic microwave background. Does inflation rule out the possibility that the universe might be spatially closed — what mathematicians call topologically compact? Before inflation and dark energy were talked about, the idea was that a universe that’s spatially flat would expand forever, whereas one that curves onto itself would recollapse. AG: Not completely. The statement that the universe is flat is only an approximation. Inflation drives the universe towards flatness — in fact, if enough inflation happens, it drives it incredibly close to being flat. But you could still imagine a universe that started out closed, and at the end it would be very large, but still closed. It would look flat, because the radius of curvature would be huge. On the other hand, it does all become much more complicated, because remember that we’re talking about spacetime, and not just space. And inflation tends to make the spacetime structure of the universe very complicated, with inflation continuing in some regions and stopping in others. Imagining the kind of complicated things that can evolve, I think the right conclusion is that the words open and closed don’t really apply anymore. On a very large scale, the universe is really neither of those. DC: Correct me if I’m wrong: The onset of inflation being a very local phenomenon, the universe to which our physical laws apply isn’t likely to have interesting topology, because it arose from a local fluctuation. AG: That’s right. On scales much larger than we can observe there might be an interesting topology. But inflation would suggest that in the scales that we can observe, the topology would be locally R^3 . But this has not stopped cosmologists from exploring other possibilities. One of the anomalies that people are concerned about currently is the observation by WMAP of the very low values of L — the low multiples. Those fluctuations are significantly smaller than what was expected from inflationary models. It could just be a fluke, but people have suggested other possibilities, such as a universe that is periodic in space, with periodicity of the order of the current horizon distance. But so far people have not found anything along those lines that’s consistent with the data that’s observed. DC: A mathematician called Jeffrey Weeks, together with a group of physicists, have published a controversial paper in Nature last fall. They searched the WMAP data and claimed it revealed a “house of mirrors” pattern, and thus that the universe was spatially finite and with the topology of a Poincaré dodecahedral space. If that evidence were to be confirmed, would it pose a problem for inflation? AG: Yes, I think it would be very hard to reconcile with inflation. DC: Virtually all the cosmologists and astronomers I have talked to seem to think that the next big thing in inflation studies will be to look for traces of primordial gravitational waves in the polarization of the cosmic microwave background. In particular, a pattern called the B-mode, if found, would carry information about the first instants of the universe, and thus about the mechanism of inflation. AG: Yes, that is very exciting. The B-mode, if present, would be the sign that we have found the effect of gravity waves, and not just of density perturbations. Gravity waves would give us a handle on the energy scale at which inflation occurred. One of the big uncertainties in the wide class of inflation theories is that inflation may have at happened at any of a tremendously broad range of possible energies. The kind of physics that you want to think about, to understand how it happened, depend very much on that. So it would be very important to get some observational information. DC: Is this going to be an exciting time for you, to see how things evolve? AG: Certainly, yes. It’s been incredibly exciting, ever since COBE . In the early days of inflation, when I and a number of other people tried to calculate the density perturbations that would arise from inflationary models, I really never thought that anybody would ever actually measure these things. I thought we were just calculating for the fun of it. So I was kind of shocked when the COBE people made the first measurements of the non-uniformities of the CMB. And now they’re measuring them with such high precision — it really is just fantastic. DC: And that could happen again — experiments that were considered beyond the realm of possibility will become reality? AG: Yes, that seems to happen almost every year now. 这应该是2004年的Alan
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细读《what is life?》(2)序言和第一章
jinkai719 2011-11-17 23:48
书接上文,最近听评书上瘾啊,所以我的行文喜欢搞成评书的形式。评书是个好东西,没有那么严厉的说教,但是,以前的很多人都是从评书中得到了基本的道德和做人的教育。当然,我也得到了教育“钱难赚,屎难吃”这样经典的万古不破的话语。 what is life? 薛定谔绝对不仅是量子力学的波函数的创始人,也不仅是诺贝尔奖得主那么简单,而是他写了这本书!我们赞叹科学家的时候,有时候不是以这个人的具体的事情的研究评价的,就像伽莫夫的宇宙膨胀说,可能没有几个人能记得,但是他的《从一到无穷大》绝对是每个做科学的人的开始,再举个例子,就是费曼物理学讲义,费曼做的工作是量子力学的图论,我们不太会知道,但是他讲义,绝对是给世界上所有读书人的最大的礼物。我老婆给我买的费曼讲义,从河南带到了南京的我家里,当时我开心的跳了起来!!! 进入正题:细细品读what is life? 其中提出了三个物理基本的科目: 统计物理学,量子力学,熵增定律。他 的全书就是用这三个原理来解释生命的是什么的。 薛定谔的哲学借鉴了斯宾沙诺的《伦理学》,为什么,我这么强调哲学在科学的意义?因为没有哲学,我们无法真正理解科学带来人类思想的变化,这个绝对不能用唯物唯心来划分的世界的描述。 自由的人绝少思虑到死;他的智慧,不是死的默念,而是生的沉思。。。斯宾沙诺的《伦理学》 科学源于普遍性,科学的统一,这应该是科学的本源,这是我们教育最大的问题,任何国家的教育都不能改变的问题? 因为我们把科学分的很细,分到了犄角旮旯都要有区别的地步,我们说这是社会进化进步的起因,但是但是这对于科学本身的统一的思考的是不利的,早期的科学家都是无所不能的,哲学科学,艺术,我们可爱的亚里士多德,那种把物理学力学的概念放进了几何学,至今深深的打动着我!就像微积分,到底是物理的,还是数学的,我们上大学物理要学,上高数课也要学,到底微积分是哪个?要具体分,有意义么?所以所以,我们就要物理高数的互参!这样, 我们可以很好的理解什么是质心定理,其实不就是高斯定理的本来 ! 这就是我对于薛定谔先生的《序言》的理解。 生物的组成是有机分子,有机分子已经很复杂了,够我们很多做一辈子了,但是生物学是更高级的有机分子的组成,想想那些犹如肠子的多肽的复合物,我们很难解,因为我们的物理化学家还在研究肌肉的机械运动,和周期性晶体就已经很困难了,那会研究那些复杂的,还有那些建立在上面的思想,这个世界最难理解的东西。 晶体很复杂,对于没有学过固体物理,可能体会那些国际棋盘,我们已经无能为力了,周期晶体,却只是无机世界的组成部分 ,非晶是什么?浮云,还是神马?人类对于复杂的简化,经常给我们死读书的人以最大的嘲笑,面对学习的东西,很难和实际联系起来,这不就是教育的最失败的地方? 那晶体相对与生物体的是什么?一个就是美国的瓷砖,另一个却是中国的刺绣。 生命的载体是什么?非周期性晶体---生命载体 。 我们学了很多年的物理,到底能不能用在复杂的生命上呢?但然能,但基本上很朴素的! 原子的大小是多少?那是黄色波长的1/5000到20000,我上学学习的时候经常学不好物理,看来原因地方,在于经常记住原理,而没有记住数量级这个问题,这个问题太关键了,没有这样的数量级,我们无法感觉数字的威力。 我们的身体的长度尺寸对于原子真的是太大了,我们的身体的长度单位是什么呢?米。这是埃的十的10次方。如果说我们人类是由无数的原子的组成的混合物的话,我们是多少的原子?当我们知道了这个最基本原理人是由原子组成的原理,我们可以说你面对镜子照的时候,不是你,那是一堆原子的组合! 所以我们可以得到第一个结论: 一 ,原子的无限小,原子组成人类这个大型的混合物的时候的数目是接近我们可以计量的无法计算的大数的时候,也就是原子的数目无穷大; 通过上面的解释,我们可以接着我们学过的知识原子运动论:原子是永不停歇的热运动; 少量的原子的运动行为就是无秩序性的,可是我们的人的总体表现是有序的,这是为什么? 我们学过统计学,真正的规律来自于大数,对了,大数,所以我们在概率和统计中,总是用指数函数,想想那些阶乘,想想斯特林的公式,你就可以知道了大数,我们人类的组成原子是以大数定律来思考的,上帝真的是用筛子来决定生命的! 第二个结论:我们的人的组成原子的物理规律不是牛顿的确定性,动量和坐标确定性的,而是统计性行为的!也就是我们人的组成的大量原子是筛子或者是硬币来决定行为的。 。。。,就是因为原子的小,原子很多,越多越符合大数定律,也就是越精确! 那统计学中经典的物理学例子是什么? 扩散,布朗运动,氧气顺磁化,扭转测定精确实验 ,在热运动的这样背景下,大量的运动的原子是那样的符合统计物理学,显微镜下仔细的看看咖啡的慢慢溶解,一定是最烂漫的科学实验。当然我们要知道N的开根号的统计学定律了。 好了,序言和第一章就结束了。。。。。。。
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今年诺贝尔物理奖项的科学意义
热度 2 池顺良 2011-10-14 10:55
今年 诺贝尔物理奖项的科学意义 2011 年诺贝尔物理学奖授予了 13 年前对 Ia 型超新星观测,发现宇宙膨胀不是减速反而在加速的珀尔马特、施密特和里斯三位科学家。 因为在此发现之前,几乎所有人都认定宇宙膨胀是减速的,所以这一扭转宇宙学基本观念的发现获诺贝尔物理学奖应该说是当之无愧的。 中科院院士、天体物理学家陈建生在接受《科学时报》采访时说:“过去认为在万有引力的作用下,宇宙是在减速膨胀。而他们的发现颠覆了这一观点。” 我们已建立的“宇宙大爆炸”的理论体系肯定在哪个环节上出了错,才会出现这样的观念上的颠覆。找出出错的环节,宇宙学研究才能进一步深入。 宇宙学家们对此的回答是:他们以前忽略了“暗能量”,所以现在要把被爱因斯坦抛弃的宇宙常数项重新请回来。 这能解决宇宙学面临的问题吗?当初爱氏引入宇宙常数,从表面上看是他要用宇宙斥力平衡万有引力,维持一个静态的宇宙。现在又需要重新捡回“宇宙斥力”,则表明即使在一个动态的宇宙中,斥力仍是不可缺少的! 所以,实质的原因是爱氏创立的理论是个“只有吸引而没有与之相当的排斥”的体系,因而静也不是、动也不是。从哲学上看,一个完善的物质理论“应当给予排斥和吸引同样重要的地位,只以吸引为基础的物质理论是错误的、片面的、不充分的。” 设想并尚在寻找中的暗能量能不能起到与万有引力相抗衡的作用还是个未知的因素,所以不能将解决问题的希望全放在“暗能量”上。 上面是哲学层面上的一些看法。 从技术层面上,加速膨胀的观测事实表明:膨胀的宇宙并非必然由“大爆炸”而来。宇宙从一点中“大爆炸”,是减速膨胀宇宙的逻辑必然。对加速膨胀的宇宙则无此必然结果。 减速膨胀演化曲线(黑线)时间回溯必与 R = 0 时间轴相交 加速膨胀演化曲线(红线)时间回溯不一定与 R = 0 时间轴相交 标准宇宙学模型是个只有正物质星系,没有反物质星系的不对称宇宙。丁肇中正在努力寻找宇宙中的反物质,如果 AMS 探测器检测到一例反氦核,那么这个宇宙模型又将遭到重大冲击-它将如何在宇宙中安排反物质? 又有一批高性能观测设备投入深空探测,如果探测深度超过了 137 亿光年,这个模型又要修改基本参数。 欧州核子中心正在作牛顿“苹果”下落的试验,这个“反质子苹果”究竟是下落还是上升估计不久会见分晓。不同的结果将严重影响宇宙学的发展方向。 宇宙学正处在充满激动和改变的美好的青春时代。让我们静待这些重要的观测和试验结果吧。
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[转载]揭秘7个惊人天文事实:神秘力量推动宇宙膨胀
yanguojin 2011-10-7 21:40
http://tech.qq.com/a/20111006/000035.htm#p=1
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[转载]陈学雷讲述暗能量
wliming 2011-10-5 09:56
选自陈学雷博客: 按照广义相对论理论,如果宇宙由一般的“物质”(包括所谓“暗物质”)组成,其膨胀会逐渐减速,这是万有引力的作用。那么如何解释观测到的宇宙膨胀加速呢?目前流行的解释是引入“暗能量”的概念。暗能量 (dark energy) 一词是美国宇宙学家 Mike Turner 引入的。它实际上也是物质的一种形式,但具有很奇特的性质。比如,它的有效“压强”小于 0 ,这些压强项使时空的弯曲与一般物质造成的时空弯曲相反,因此可以理解成是与万有引力相对的“斥力”,可以导致宇宙加速膨胀。根据现在对宇宙微波背景辐射、超新星等实验数据的拟合表明,宇宙中大约百分之七十五左右是暗能量,此外还有百分之二十一左右是不发光的暗物质,而我们熟悉的普通物质仅占百分之四多一点。 图4:宇宙的组分 也有人认为不需要引入新的物质形式“暗能量”,而是万有引力的规律与我们一般所假定的广义相对论理论有所不同造成。不过,这种修改引力理论往往比暗能量理论更为复杂。
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[请教] 宇宙膨胀的加速度是多少?
热度 17 zlyang 2010-10-27 22:22
宇宙膨胀的加速度是多少? http://map.gsfc.nasa.gov/media/060915/index.html (1) 宇宙膨胀的原动力是什么?是暗能量吗?暗能量是一种物质吗? 暗能量是粒子形态为主,还是波动形态为主? 或者是新的形态? (2)宇宙大爆炸(Big Bang)的原动力是什么? zhulin 老师指点说:可能是H02r。 可是,宇宙的中心、大爆炸的奇点,现在都在那里? http://www.wired.com/images_blogs/wiredscience/2010/10/fermi-telescope-gamma-ray-nasa.jpg http://map.gsfc.nasa.gov/media/101080/101080_7yrFullSky_WMAP_1280W.png 今天没有时间了,以后陆续补充。 听说宇宙学已经进入精确时代, 发射了那么多探测器,总该有些定量的观察结果吧! 以下图片来自:博客李淼《再见, WMAP》 http://limiao.net/2162 WMAP PLANCK _________________________________________________________ http://marsparticipate.jpl.nasa.gov/msl/participate/sendyourname/?action=getcerthashid=FF1A0EDB26C600168A9E2F825AD02ED2 俺要去火星了。 蒋迅的博客 《参与名字上月球和名字上火星活动》 http://www.sciencetimes.com.cn/m/user_content.aspx?id=377856
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有人对下面问题做的回答
zhulin 2009-8-12 19:20
为什么时间具有方向性 ? 物质同时真实的存在叫现在,现在真实的物质具有变化的趋势,这个趋势受物质的性质决定。 真空的本质是什么 ? 一种物质构成,和你看到的实物一样是物质的构造产物。 几乎每个人对 真空 都有一个概念。我的观点:世界 = 时空 + 物质:时空属性由坐标 + 度规描叙;物质属性由场量 + 作用系数来描叙。只有这样,研究才能无歧义地深入下去。 引力能否用量子论来描述 ? 和电磁场一样一般不用量子化描述。 能否将引力和其他几种相互作用统一起来 ? 它们的起源差距比较远,不需要。 宇宙会一直膨胀下去吗 ? 基本不膨胀。 时间机器能造出来吗 ? 绝对不能,违反了物质变化趋势的规律。 宇宙大爆炸的量子起源是什么 ? 没有宇宙大爆炸。 大爆炸起点是爱因斯坦方程忽略 95% 右端项后再对物态方程作近似得到的解,哪能把这玩意儿当真理。量子场论与其看着物理理论还不如看着求偏微分方程近似解的计算方法。
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引力、宇宙膨胀、暗物质、暗能量
热度 1 zhulin 2009-2-26 09:33
贾洞 对我的博文《引力并不神秘》评论道: 按照朱先生的说明,任何辐射的能量都是矢量,在这种情况下,这种本底子的辐射矢量怎么能变成万有引力呢?并且,这种说法更要大于环境能量流,或者等于环境能量流,这样不就成了万有引力斥力了吗? 朱先生万有引力方面的文章我都仔细的读过,你论文中其能量等于普朗克常数与哈勃常数之积,这个观点确实很重要,但我计算发现其结果更可以说明与星体的角动量衰减有关,并且还可以转还成万有引力系数的衰减,这使你的观点并非找到了万有引力的根本解决方案,而是找到了星系总动量的辐射衰减规律。 博主回复:在空间中,物质辐射本底引力子一般引起三种作用:一是物质辐射本底引力子即空间本底量子hH. ,由于辐射的本底引力子其本质上是构成空间的基元物质,使得其它物质内部出现向外的空间动量流,从而在物质粒子之间出现了引力,而不是斥力。二是物质受自身辐射本底引力子即空间的反作用,在任一观测者看来,物质粒子受到相当于加速度H.C的引力作用,这便是暗物质的根源。三是物质系统或引力系统中,因辐射本底引力子导致的物质质量衰减,物质自身及物质之间出现膨胀及加速膨胀,膨胀速度为H.r ,即是哈勃定律,加速度为H.V ,这是暗能量的根源。 理论推导表明:环境能量流正是物质粒子受到相当于加速度H.C= GM u /r u 2 的引力作用,是从整个宇宙角度考虑的暗物质之源,即哈勃半径内的宇宙引力场强,等同于物质受自身辐射本底引力子即空间的反作用,它比地球表面的引力场强小10的11次方量级,亦是先锋号宇宙飞船加速度异常的原因。 由于涉及到对引力、宇宙膨胀和暗物质、暗能量这些重要科学问题的根本认识,特以博文的形式予以阐述。 有关评论涉及的其它方面内容,还望贾先生能详细说说。 今天,是二月二,是牛年龙抬头的日子,值得纪念。 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=213767 本文关键词: 美景掠影 相关文章: 美景掠影(三)(转发) 美景掠影(二)(转发)
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宇宙演化中的逻辑关联 Ⅶ 也谈:太阳系随不随宇宙膨胀?
chenfap 2009-2-11 18:35
也谈 : 太阳系随不随宇宙膨胀 ? 宇宙膨胀时 , 太阳系 ( 或任何星系中的任何一群星体 ) 是不是随之膨胀 ? 这是对宇宙学有兴趣的人们常会提出的问题。我在写 博文 《 宇宙膨胀是什么在膨胀 ? 和为什么膨胀 ? 》时曾打算附带地讲一下这个问题,后来担心可能会使博文太冗长,便没有写,打算以后找机会再写。现在有几位博主的博文正在讨论这个问题,这是个凑热闹的机会,便写了这篇博文。有必要先说明一下,我只是赶这个热闹的机会,谈谈我对上述问题的理解。我丝毫没有要与别人争论的意思;我始终不主张两位博主利用 Blog 平台来针锋相对的进行辩论。我觉得博主们可以你谈你的,我谈我的,谈出来请网友们思考和评论,仍旧可以做到百花齐放,百家争鸣,对科学的发展起到促进作用。事实上,我们去参观花展时,每株花都是只管自己放,花与花之间并无辩论。春秋战国时期是我国百家争鸣的黄金时代,那时,孔子、老子、墨子以及他们的继承人,主要是著书立说,宣传各自的学说,彼此之间也没有为了分出胜负而去进行大辩论。下面转入正题。 首先让我简短地回答 上述问题: 宇宙膨胀时 , 太阳系 ( 或任何星系中的任何一群星体 ) 必定随着宇宙膨胀而膨胀,但除此之外,太阳系还有自己相对于银河系(或任何星系中的任何一群星体还有自己相对于所属星系)之质心的运动;宇宙膨胀和星系内部的运动的根源都与引力有关。 若以星系为单元,则宇宙中各天体之间的全部万有引力可分为两部分: 1 ),星系之间的引力,这部分引力就是使得宇宙空间膨胀的引力,或者说,宇宙空间的度规(因宇宙空间膨胀是由度规决定的)是以星系为单元的物质分布(星系之间的引力又是由这个分布决定的)所决定的。 2 ),星系内部各天体之间的引力,这部分引力和其它相互作用(电磁、强、弱)力决定星系内部各天体的运动和变化。 星系内部各天体之间的引力不对宇宙膨胀起作用,这正如火车内部一些原子核中的强力和弱力不对火车的运动起作用相类似。但星系之间的引力对星系内部每个天体都是有作用的,这好比太阳对地球的引力并不只作用在地心上,而是地球上的每个物体都受到太阳引力。我在上次博文《 对 宇宙学原理的再解释》中,曾用三维的相片来形象地说明宇宙空间中的物质分布,宇宙膨胀就相当于把相片放大,太阳系也位于相片之中(当然,相片要放得足够大是,在相片中太阳系才能显现),从这个比喻中可看出,如果不考虑星系内部各天体之间的引力和其它相互作用,太阳系的大小和太阳系中两行星之间的距离将随着宇宙空间膨胀而增大。可是,星系内部各天体之间的引力和其它相互作用是存在的,星系内部各天体的运动和变化便是上述两种效应的合成。 最后还应当指出,宇宙空间膨胀时 , 任何星系中的任何一群星体必定随着宇宙空间膨胀而膨胀这个结论早已包含在宇宙学的理论中,它不能算是新的发现;只是过去许多人或者忽视了这个问题,或者没有深入细致地攒研这个问题,或者没有进行可靠的天文 观 测所导致的结果。
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关于宇宙和地球膨胀问题
zhulin 2009-2-11 10:35
有专家说:关于宇宙膨胀还有一个常见的误解,就是以为一切东西,比如太阳系甚至地球,也跟着宇宙膨胀。实际上,宇宙膨胀是就宇宙整体而言。但是宇宙不是完全均匀的,在其中密度较高的地方,引力较强,膨胀会减速,密度越高,减速越快,最终膨胀会停止并转为收缩,物质会塌缩成一团,经过冷却收缩后形成我们今天看到的星系。在星系内,又会形成恒星和行星等。所以,现在我们生活的地球以及太阳系、银河系等并不跟着宇宙膨胀。 这种武断的说法可以说由来已久,并不奇怪,象原来武断地认为宇宙处于减速膨胀一样,都是对引力机制认识不清楚所致,导致对宇宙为何膨胀认识不清,机械地想当然地认为宇宙起源于大爆炸(上帝第一次推动的另一说法)。 地球以及太阳系等真的不跟着宇宙一同膨胀吗?现在的实际观测和理论研究已揭示出地球的膨胀、月球的远离都同于宇宙膨胀,太阳系也有迹象在膨胀。非常有可能的是,处于相对平衡下的一切物质系统均随宇宙一同膨胀,这需要进一步地观测而不是想当然。 在人类对宇宙认识还很肤浅的时候,保持一种开放的而不是封闭的心态思考和观察自然也许更为有力,也不要受什么专家、权威甚至上帝(历史上常常有人充当上帝的代言人)的蛊惑,否则类似地心说、 宇宙 大爆炸、 宇宙减速膨胀论的东西还会不断地误导和扼杀人类的创新精神。
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引力并不神秘
zhulin 2009-2-9 15:20
一个温度较高的物体置于空间,则该物体要通过空气分子以及热辐射传递出热量,若是真空,则物体只能通过热辐射传递出热量。类似地,密度或浓度较高的气体或液体存在着向周边低密度低浓度扩散现象。 一个物体具有固有质量和固有能量,其质量密度和能量密度要远远比真空或空间高,难道它不会向真空或空间进行某种扩散或发出某种辐射吗?这种辐射扩散即是引力场,是物质的质能向空间的转化,所辐射扩散的本底引力子即是构成空间基本量子,其能量等于普朗克常数与哈勃常数之积,理论上已证明了这一点,综合观测结果已显明了这一结论。这样,引力机制看来非常简单,即是由于物质粒子的本底引力子辐射导致物质粒子之间出现向外的空间净动量流,从而产生了引力。承认这一点,宇宙膨胀、暗物质、暗能量,地球的演化等便可统一地予以阐明。 进一步分析还发现,物质粒子的本底引力子辐射的动力源于物质粒子自身波粒二象性的周期性因素。 资源共享: 引用地址: http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=213770
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宇宙演化中的逻辑关联Ⅴ 宇宙膨胀是什么在膨胀?和为什么膨胀?
chenfap 2009-2-5 12:40
宇宙膨胀是什么在膨胀 ? 和为什么膨胀 ? 宇宙膨胀是什么在膨胀 ? 和为什么膨胀 ? 对于初学宇宙学的人 , 可能常常会提出这个问题。我先简单地回答一下:所谓宇宙膨胀,在本质上是指,宇宙作为整体来考虑时之度规张量的空间分量在膨胀,通俗地说,就是空间本身在膨胀;什么会膨胀呢 ? 这是由于爱因斯坦方程(或推广的爱因斯坦方程,或其它更复杂的引力场方程)所起的作用,因为度规张量是由这个方程解出来的。现在来对上述回答进行一些解释。 首先说明一下,宇宙作为整体来考虑一词是什么意思?大家知道,宇宙是由许多 星系构成的,而星系又 是由多种多样的 天体(包括恒星、双星、星团、星云、分子云、星际尘埃、宇宙线、星际磁场等等)构成的。如果把星系用一个 质点来代替,这个质点位于该星系的质心,其质量等于该星系的质量;在作这样的代替后来研究宇宙,就叫做以星系为单位,把 宇宙作为整体来考虑。同样道理, 如果把星系团用一个质点来代替,这个质点位于该星系团的质心,其质量等于该星系团的质量;在作这样的代替后来研究宇宙,就叫做以星系团为单位,把 宇宙作为整体来考虑。近几年发现宇宙广泛地存在空洞结构,空洞的周围分布着 星系及星系团。有些学者为了肯定 宇宙学原理 , 把 空洞及其周围的 星系用一个质点来代替,这个质点位于该体系的质心 ( 在 空洞之内 ) ,其质量等于该体系的质量;在作这样的代替后来研究宇宙,就叫做以 空洞及其周围的 星系为单位,把 宇宙作为整体来考虑 。 近几年的天文观 测表明 , 以星系或以星系团为单位,把 宇宙作为整体来考虑 , 严格的宇宙学原理都不成立。是否 以 空洞及其周围的 星系为单位,把 宇宙作为整体来考虑,严格的宇宙学原理也不成立?我还没有从文献中找到答案。不过从 郑怡嘉研究员的博文《再谈 宇宙学原理(三)》中所附的 宇宙地图 来看, 空洞及其周围的 星系的质心在 空间的分布,似乎是均匀的。即使以 空洞及其周围的 星系为单位,把 宇宙作为整体来考虑,严格的宇宙学原理也不成立,仍不足以否定这个原理而把它 完全扬弃。其理由已在我的博文 《为什么需要宇宙学原理?(一)、(二)、(三)》中详尽论述过了,不再重复。 我的博文 《为什么需要宇宙学原理?(一)、(二)、(三)》发表之后, 郑怡嘉研究员也接连发表博文《再谈 宇宙学原理 (一)、(二)、 (三)》批评我的观点和看法。我已说过,我不主张两位博主利用 Blog 平台来针锋相对的进行辩论;因为两个学术观点不同的博主企图通过辩论来取得一致是很困难的,况且学术 上的是非往往要经过很长时间才能看得清楚,有时真理还会在争论失败的一方,因此,我觉得两位博主针锋相对的进行辩论意义不大。对 郑怡嘉研究员的 批评,一般我不会回答。我主张,当两个博主学术观点和看法不相同时,各人可以在自己的 Blog 中详细地说明自己的观点和看法,请 广大网友提出 评论。我发表博文 《为什么需要宇宙学原理?(一)、(二)、(三)》就是抱着这种态度,这三篇博文没有针对任何人,只是针对宇宙学原理。我对宇宙学的观点和看法也很明显,集中表现在我的博文《 能否建立一个既符合观测事实又不存在大爆炸的宇宙模型 ? 》之中。 看过 郑怡嘉研究员的博文《再谈 宇宙学原理(三)》,原也不打算写博文回答。 后来一想, 郑怡嘉研究员的这篇博文提出了有关 宇宙学研究的重大问题,既然他的这篇博文是 针对我的博文写的,我也就应当谈谈我的看法。 郑怡嘉研究员在他的博文《再谈 宇宙学原理(三)》中提出了两个重要观点: 1 ,宇宙演化问题,可以从局部的研究开始; 2 ,研究宇宙的演化可以不需要爱因斯坦方程。 必须强调宇 宙学是把 宇 宙当作一个整体来研究的, 这不同于个别天体的研究,例如不研究 宇宙整体,就说不清楚 星系是如何形成的,也说不 清楚各个 星系中的恒星的 演化过程为何大致是相同的。大家知道,就目前人类知识水平而言, 宇宙学只能建立在广义相对论 (超引力理论和超弦理论是广义相对论的发展) 的基础上或牛顿力学的基础上 。以牛顿力学为基础来研究 宇宙学,早已在物理学的理论上遭到否认,对此有兴趣的网友可参考文献 。必须指出,现今宇宙学中关于 星系形成的研究就是建立在 广义相对论和宇宙学原理的 基础之上的。 郑怡嘉研究员认为 研究宇宙学可以不需要爱因斯坦方程, 宇宙学原理可以 扬弃,他还曾主张河外 星系的红移不是由于宇宙膨胀。他几乎否定了 现今宇宙学的全部理论基础,我要请问 郑怡嘉研究员,在 否定这些之后, 您的 宇宙学理论的内容是什么呢? 参考文献 Plebanski J. , Krasinski A. 2006, A introduction to general relativity and cosmology , Cambridge University Press, New York. 俞允强, 2003 ,热 大爆炸宇宙学,北京大学出版社,北京 .
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宇宙膨胀与"奇点"及大爆炸无必然联系
zhulin 2009-1-11 10:57
首先,对一个可能是无限的体系来说,则无论怎样倒推和倒推何时,它依旧是无限的,而不能说它过去一定是趋向越来越小的。 其次,即便对一个有限体系持续膨胀的模式作倒推,也得看它的膨胀是线性膨胀还是非线性膨胀。如果是线性膨胀,那么它的过去是趋向越来越小的,在有限的时间内可直至小到了极点,即 奇点 ,这是宇宙大爆炸理论创建者和拥护者采用的简单思维方式。但是,若宇宙膨胀是非线性膨胀,如 r = r o e Ho t 膨胀模式,则在有限的时间内永远倒推不出所谓 奇点 。所以,宇宙膨胀并不一定意味着 奇点 和大爆炸起源。 所谓的宇宙大爆炸,仅是一种假想引发膨胀的第一推动的代名词而已,这在引力的作用下,应呈减速膨胀。而新发现的加速膨胀,对于宇宙大爆炸一说是根本上的否定。为了保住大爆炸说法,唯一的办法是假设存在大量的斥力性的暗能量,这样,再加上原来假设的存在大量的引力性的暗物质,等等,大爆炸论更加乱了套,已无理性和逻辑可言。对于人为拼凑、问题百出的大爆炸之说,实际观测已经做出根本性的回答:不! 类似地,宇宙过去因密度较高使得温度较高,逐渐膨胀至今温度下降 2.7K 背景辐射 , 以及氦元素丰度等也都不能作为大爆炸的直接的逻辑上必然的证据,仅仅是对应性猜想性测算而已,甚至还有锂元素问题、热平衡问题等反正据,以及为何以临界速度且各向同性膨胀等的解释问题。其实所有这些倒都可以作为 r = r o e Ho t 非奇点非大爆炸膨胀模式的证据,且不引起各种无法解决的疑难问题。 为什么宇宙学的研究经常处于混乱无序状态?其根本原因在于作为主导宇宙运行的万有引力其机制尚不明了! 对 r = r o e Ho t 膨胀模式取时间导数,恰是哈勃定律 V = H o r ,其中隐含着自然的加速膨胀。 这些均可由物质粒子的本底引力子辐射引发的质量时变关系 dM = - Ho M dt 所导出,并能说明万有引力的机制和物质系统的自然演化,而无需引入大爆炸第一推动和暗物质、暗能量等虚妄概念。
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