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[求助]统一场论(天体物理1) [复制链接]

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只看该作者 60楼 发表于: 2012-12-16  粉丝: 4   好友:3
宇宙磁场的奥秘
宇宙中有无数个天体,而天体间又有很多种作用形式,但是发生在它们之间的力却只有简单的4种。而这4种最基本的力我们在经典物理学中就已熟悉,即弱相互作用力、强相互作用力、电磁力和引力。因此,对宇宙磁场的研究在宇宙学中占有重要地位。探索宇宙的奥秘是人类与生俱来的欲望,而宇宙磁场的起源和演化是物理和天体物理学中长期没有解决的重大问题之一。今天我们就进入宇宙磁场的世界,看一看宇宙中的电磁奥秘。

宇宙学关于宇宙磁场的研究可以追溯很远。人类早期的研究主要是行星层次的,从人类自身生活的地球磁场研究起。地球的磁场与我们的生活息息相关,如鸟儿的迁徙及方向辨别等。人类关于地球的研究已经取得了比较出色的成绩。当科学发展到近代,特别是随着法拉第磁致旋光、塞曼效应的发现,以及各种探测器件的发展,人类对宇宙磁场的研究进入到更深的层次——恒星层次(太阳磁场)、星系层次(银河系磁场)的研究相继展开。我们知道,任何科学上实践的进展都是与理论的进步与完善分不开的,宇宙磁场的研究之所以在近代发展得这样快,和物理上法拉第和塞曼的两个重要的科学发现是分不开的。

塞曼效应本身并不完善,但是它对于后世的科学家却起到了无穷的启发性作用。对于塞曼效应的研究进一步推动了量子理论的发展,在物理学发展史中占有重要地位。
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只看该作者 61楼 发表于: 2012-12-16  粉丝: 4   好友:3
动态重正化与奇异金属态
物理学家早就设想,如果对氢的凝聚体施加以超高压,氢将从绝缘态变成金属态——即所谓的Mott绝缘体-金属相变,并在地球上开始了类似的实验,但到目前为止,人们还没有获得金属氢。科学家们还认为,木星内核中的氢就处于金属态。我们发现,其实太阳上的氢早就实现了绝缘体-金属相变了,这一次又是“王顾左右而言他”——变成的是奇异金属态。

大自然为什么没有按照人类的设想实现Mott转变,而是变成奇异金属态?从动态重正化角度分析,就很容易明白了。太阳的质量是地球的几十万倍,引力场很强,这相当于处于超高压状态,假如是通常意义下的Mott转变,意味着每一个晶格都发生相应的转变,这需要很大的能量,大自然是很经济的,连太阳这样强大的天体看起来也懂得节省能量。

动态重正化也会生成能带。动态重正化会生成一条虚的弦,相当于弱Peierls相变,由于粒子们会互相感应生成指向矢,当指向矢与这条虚的弦重合时,这会产生类似于Peierls相变的效应。但是这样产生的Peierls相变不是在晶格的每个格点上都发生的,而是在太阳上建立了一条“浮桥”通道,也就是像行军蚁遇到河流时动态地架起桥梁一样——动态地排列出了一条能带。由于载流子密度极低,这种方法比通常的Peierls相变可使能量节省很多倍。

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只看该作者 62楼 发表于: 2012-12-16  粉丝: 4   好友:3
动态重正化与奇异金属态
这下子麻烦大了,因为我们发现宇宙本身也处于奇异金属态——很明显,这样就很容易解释宇宙磁场的产生。为什么宇宙也会处于奇异金属态?这要从我们将引力场量子化时最震憾的发现——万物皆有灵——谈起。我们先谈谈地球和月亮这一对“好姐妹”或“好兄弟”。

地球和月亮会“心有灵犀一点通”。宇宙中的天体之间建立联系与人类大脑的神经细胞之间建立联系有点类似;由于是依靠以光速运动的虚引力子建立联系,因此天体之间建立联系的范围和尺度要大得多,速度也快得多,为简单起见,这里我们只考虑牛顿引力。地球和月亮都在不停地发射并回收虚牛顿引力子,尝试着与其它天体建立联系,当地球和月亮之间还没有建立联系时,这种虚牛顿引力子的发射和回收过程是转动对称并且也是球对称的。

当地球和月亮感知到彼此存在后,它们之间就会生成一条充当桥梁作用的指向矢,并且无论地球和月亮怎样运动,这条虚的指向矢都会将两者紧紧相连;透过量子力量最小作用原则,我们知道这样相当于处于能量最低的状态。当然这条指向矢是看不到的,但是有可观测效应;由于月亮的潮汐效应,地球的自转一直在变慢,但实际观测到的这种自转变慢效应比用广义相对论计算的要小1倍;由量子引力我们知道,正是由于指向矢使得耗散减小了1倍。
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只看该作者 63楼 发表于: 2012-12-16  粉丝: 4   好友:3
动态重正化与奇异金属态
如果地球和月亮是夫妻的话,那么他\她们之间的爱情真的是海枯石烂永不变了,只要宇宙存在一天(事实上,按照我们的理论,宇宙是永恒的),他\她们的感应便永远存在,哪怕是有一天地球或者月亮其中之一飞到了宇宙的尽头,这种联系仍然存在;即使是处于绝对零度,万有引力也存在,引力是一个无耗散的系统,所以这种海枯石烂的纽带关系也很自然。

从量子场论和引力论的逻辑出发也可以得到——万物皆有灵,众生平等,四海皆兄弟——这个结果。从本质上讲,每个基本粒子(例如电子)都是大自然的精灵,太阳中的一个电子会与太阳中所有的其它粒子两两相互作用,严格的计算是不可能的。采用“脑筋不正常”的重正化方法——即引入一个无穷大再用蛮力消除这个无穷大——可以让我们从量子场论得到一些有限的结果。我们已经知道,假如电荷是无穷远点,那么重正化有且只有美学意义。

但重正化对引力无论如何也无法奏效,利用牛顿第三定律的量子表述和庞加莱原理我们可以绕过静态重正化而启用动态重正化,但是无法计算的问题仍然存在。太阳上或者地球上的每个基本粒子都存在与其它粒子的复杂相互作用,即使运用地球上所有的电脑也不能穷尽其状态。我们要么承认失败,要么承认每个基本粒子都是大自然的精灵。

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只看该作者 64楼 发表于: 2012-12-16  粉丝: 4   好友:3
动态重正化与奇异金属态
对于地球上所有电脑加在一起都无法计算的问题,太阳上的一个基本粒子是如何做到感知其它粒子的存在并且协调好自己在太阳上的位置的呢?假如硬是想要找个理由的话,可以认为基本粒子之间都以光速通信,相比之下,人类则比较迟钝。迟钝的表现之一是明明是“人造的”语言,硬要说是“自然语言”,假如宇宙是可逆的并且在轮回,看起来这个所谓的“自然语言”是宇宙中仅有的无法再生的符号,其它星球上的人类肯定不懂中文也不懂英文。

大自然肯定是不会有问题的,有悖论肯定是人的问题,最好的方法是承认自己的无能。动态重正化确实能使我们对大自然的理解更进一步。例如对于地球和太阳磁场的生成之谜,发电机理论采用的是单粒子解释,动态重正化则认为,地球或太阳上还存在元激发,正是元激发生成了闭弦才使地球和太阳有了磁场。元激发的概念比较容易解释地球和太阳磁场经常逆转的事实,这是由于开弦和闭弦会相互转化(类似于电-磁转化),振荡的表现之一是磁极逆转。

假如太阳处于奇异金属态,那么日冕的反常加热问题就有了比较合理的解释。当然,我们还无法确定动态重正化生成的弦的具体表现形式,是米粒或太阳黑子的中心有弦,还是针状体是弦?我们想将这个有点伤脑筋的问题暂且留给太阳物理学家们。

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只看该作者 65楼 发表于: 2012-12-17  粉丝: 4   好友:3
奇怪的还是奇妙的统一?
学习量子力学的人都知道,千万不要被量子力学中那些奇怪的结论所吓倒,因为后面可能还有更奇怪的。作为统一场论也是如此,统一发生在了所有物理学家都没有预料到的地方,我们打开了一道通往一个奇幻世界的大门,出现一些所有人都没有见过的奇妙风景也是理所应当。问题是这些是风景还是幻觉?其实辨别是风景还是人造的方法根本不用通过大脑,每天地球上无数真正的风景被破坏,而那些人造的风景却可以买上千万美元,但假的终究是假的。

话说量子规范理论与广义相对论的结合变成了20世纪所有物理学家的梦想。通俗地讲,量子规范场论认为大自然是“理想主义者”,统一发生在一个内禀空间中;广义相对论则认为大自然是“现实主义者”,统一发生在一个几何空间中。所以统一场论的目标就是寻找“理想”与“现实”是如何结合起来的。大自然肯定有她的办法,大自然肯定不会患上“精神分裂”;但是所有的物理学家中没有人知道大自然采取了何种办法将两者结合起来,所以为了寻找这个问题的答案却几乎使几代世界上顶级的物理学家们患上精神分裂。

弦理论并非终极理论,只是有一些合理因素。
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只看该作者 66楼 发表于: 2012-12-17  粉丝: 4   好友:3
奇怪的还是奇妙的统一?
在内禀空间中庞加莱原理可以表述成SU(2)群,但庞加莱原理毕竟是替代了广义相对论的绝对时空观的产物,也可以发生在几何空间中,与电磁规范U(1)群结合就变成了SU(2)╳U(1)群,这正是电弱统一理论的规范群。于是在黑洞视界上引力与弱力的统一也就理所当然。

这下子我们那些看似奇怪的结论也就有了理论根据。一是全息宇宙模型,在全息宇宙模型中,我们的宇宙其实生活在一个虚拟的五维黑洞的四维视界上。二是WIMPs粒子,按照我们的推理,WIMPs应该是无电荷、无色无味的夸克,WIMPs的质量应该在几MeV;另一方面,按照冷暗物质宇宙模型,WIMPs的质量比10MeV稍微大一些,计算星系与宇宙演化的结果可以与观测的结果相符,这小小的差异,可能是我们的粗糙估计忽略了某些因素引起的。

从弱相互作用也可以推导WIMPs的某些性质。弱相互作用中包括V-A两项,简单地丢掉V项,剩下A项,就是WIMPs粒子。但是仅仅简单地丢掉V项,可能也会将孩子和洗澡水一起丢掉,太阳物理观测表明,太阳上的中微子实际上与太阳的磁场有小小的相互作用。从弱相互作用出发推导出的WIMPs类似于一种“视界粒子”,是一个自旋为1/2的粒子和一个自旋为0(类似于Higgs)的粒子的复合粒子,自己就是自己的Higgs(汤川耦合常数为1)。
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只看该作者 67楼 发表于: 2012-12-17  粉丝: 4   好友:3
奇怪的还是奇妙的统一?
WIMPs的名字中含有弱相互作用,但最初这只是一种巧合,现在我们看到,由于弱相互作用属于视界相互作用,WIMPs属于视界粒子,这还真不是一种巧合。既然人类还没有探测到WIMPs,为什么我们还要推导WIMPs的性质呢?原因在于我们在世界上有一堆“难兄难弟”,例如Susskind、马德西纳和特霍夫特等——都可以说得上是世界上顶级的物理学家。

一方面,WIMPs为视界粒子;另一方面,WIMPs可以看成是一个拖着一个小黑洞(即Higgs)的自旋为1/2的轴矢量粒子。这就意味着小黑洞的视界与其内部是对偶的,此即Susskind苦苦追寻的所谓黑洞对偶性假设,我们看到,大自然其实早就实现了Susskind的梦想,只不过不是在恒星级黑洞上,而是在核子的尺度上。也就是说如果我们是对的,Susskind就是对的。

另一方面,流代数建立了一系列强相互作用和弱相互作用之间的关系式,就是说强相互作用与弱相互作用是对偶的,但是流代数却并不知道这种对偶性成立的微观原因,现在我们知道,假如弱相互作用发生在黑洞视界上,而强相互作用发生在黑洞内部,那么强-弱对偶性实际上就是黑洞内部与黑洞视界的对偶性,与Susskind的黑洞对偶性假设是一回事。作为这一假设成立的旁证,还有我们推导出的那个奇怪的宇宙模型,宇宙的视界与宇宙的内部也对偶。
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只看该作者 68楼 发表于: 2012-12-18  粉丝: 4   好友:3
奇怪的还是奇妙的统一?
20世纪初,物理学家卢瑟福有句充满物理学自豪感的名言:“科学分为两种:物理学和集邮”。讽刺的是,卢瑟福明明做出的对物理学的贡献,却获得了诺贝尔化学奖,但从他的豪言壮语中可以看出,他从未将自己当成化学家。广义相对论认为时空是平滑的,但是量子场论专家们却喜欢通过显微镜看世界,在显微镜下,时空一点儿也不平滑,充满了量子涨落的泡沫。

这样的冲突是所有物理学家都无法容忍的,但自从20世纪到21世纪,物理学家们只找到了一些类似于集邮的方法来对付这个问题。在20世纪末的时候,Gell-Mann感叹说,物理学正变得越来越像集邮。能否找到精确地方法描述量子规范场与引力场的统一呢?

马德西纳找到了一种精确地统一规范场和引力场的方法。在一个空想的黑洞的视界上,引力场与规范场精确对偶。由于是空想的Utopia,人们并不知道,在物理现实中,这种对偶性意味着什么,因为马德西纳的黑洞是一种五维的黑洞,反de Sitter时空看起来也不像是现实中的时空。我们找到了一个现实的规范场与引力场对偶的理论,即在黑洞视界上,引力场与弱相互作用规范场精确对偶,此时的引力场和弱相互作用规范场都是物理世界中的实物。
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只看该作者 69楼 发表于: 2012-12-20  粉丝: 4   好友:3
一个奇怪的宇宙学模型
我们推导出WIMPs的质量大约在几MeV,冷暗物质标准模型推导出的WIMPs的质量大约在10MeV多一点。我们认为,这个差异是冷暗物质标准模型是根据大爆炸理论推导出来的,对星系的年龄有一个限制,而我们的模型一是基于粒子物理模型,二是基于我们自己的宇宙学模型,在我们的宇宙学模型里,宇宙是永恒的,因此星系的年龄也可能比现在估算的长。

最明显的例子是银河系里的某些球状星团的年龄可能有150亿年,当然宇宙大爆炸理论会辩解说这可能是某些误差引起的。银河系里的恒星或星团的年龄不超过150亿年并不代表银河系的年龄不可以有(例如)300亿年,你不能用恒星个体的年龄代表银河系的年龄。正如地球上生命的年龄一般不超过100年,你不能因此就推断出地球的年龄也不超过100年。

我们知道,本星系群以大约600km/s的本动速度围绕着室女座方向一个看不见的巨引力源在运动,而在这个本该出现大量物质的巨引力源附近星系却少得可怜。将人类全部的质量加在一起与本星系群相比,其地位与一只蚂蚁与地球相比,蚂蚁可算是“重于泰山”,人类则“轻于鸿毛”。那么,是什么力量在人类的眼皮底下将本星系群当成了玩具,恐怕只有大自然。
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只看该作者 70楼 发表于: 2012-12-20  粉丝: 4   好友:3
一个奇怪的宇宙学模型
在大爆炸理论如此“深入人心”的年代,大自然为何不按“常理”出牌。从理论上讲,无数物理学者利用弦理论构造出了一个Utopia,可是构造出的Utopia却与大爆炸模型大相径庭,但是按照我们的准稳恒态宇宙学模型,弦理论的Utopia也可算是七分成绩、三分错误。

从实践上讲,几方面的证据都导向我们的那个奇怪的宇宙学模型。我们知道,巨椭圆星系中的恒星一般都有很高的本动速度,通常星系的规模越大、恒星的本动速度也越高。假如宇宙中所有星系组成的总星系是一个超巨型的椭圆总星系,那么星系群(例如本星系群)或星系团自然就会有很高的本动速度。但这样来理解宇宙是行不通的,因为很明显的,巨椭圆星系都有一个引力中心,而按照标准宇宙学模型中的哥白尼原理,我们的宇宙是没有中心的。

另一方面,按照大爆炸理论,宇宙的尺度不可能超过137亿光年,但天文观测表明,宇宙的尺度至少超过900亿光年。从这几方面统一考虑,只能得出我们的这个奇怪的宇宙学模型。我们的宇宙服从哥白尼原理、没有中心,但又要有很高的本动速度,那么宇宙只能生活在一个五维的虚拟黑洞的四维视界上,这个虚拟的黑洞充当了宇宙学中心的地位。

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只看该作者 71楼 发表于: 2012-12-21  粉丝: 4   好友:3
一个奇怪的宇宙学模型
有一些不同于大爆炸理论的模型,例如南非开普敦大学的George Ellis、Charles Hellaby和Nazeem Mustapha最先提出,后来被法国巴黎-默东天文台的Marie-Noelle Celerier进一步发展的模型。1933年,Abbe Georges Lemaître也提出了一个宇宙模型;一年后,Richard Tolman也独立提出了同样的模型,第二次世界大战之后由Hermann Bondi进一步发展完善。这些名家们的热情可嘉,但是,他们提出的模型有一个共同的问题就是跟“宇宙学原理”势同水火。

要想保留这些名家们的想法而且不违反宇宙学原理,所能推导出的唯一合理的模型就是我们那个奇怪的宇宙学模型。我们的虚拟黑洞宇宙学模型也符合Susskind的梦想,尽管Susskind本人对他的梦想缺乏自信,认为不可能找到观测证据来支持。我们已经找到了足够的证据,看来大自然不仅早就实现了Susskind的梦想,而且让这个梦想飞遍了宇宙的每一个角落。

从广义相对论的绝对时空观来看,两方面的因素都会导致宇宙走向灭亡。一是星系本身会有耗散,所有恒星及其他天体会越来越靠近星系中心;二是假如哈勃红移是由于宇宙膨胀引起的,星系们会互相疏远最终宇宙变成死寂的状态。但是,假如哈勃红移是由于宇宙有自旋,则这两种导致宇宙灭亡的事件都不会发生,原因是光子会将其能量转移给恒星或其它天体。
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只看该作者 72楼 发表于: 2012-12-21  粉丝: 4   好友:3
水星磁场之谜
通过追踪水手10号的飞行轨迹,科学家测量了水星的引力场,并改进了对水星密度的估计。这个数据高得有些出奇,约为每立方厘米5.3克,而地球的平均密度为每立方厘米4.4克,月球为3.3克,普通岩石平均密度则为3克。在水星的岩态外壳之下,必定有一个主要由铁构成的致密核心。地球也有一个富含铁的地核,但相对于行星的质量,水星的核心要比地核大两倍。或许水星曾经拥有过比现在厚得多的岩石层,后来被无数次天体撞击给剥落了,也可能形成水星的物质本身就富含铁元素,是这太过靠近太阳的特有现象。

巨大的铁核肯定与水手10号最惊人的一项发现有关,即水星拥有一个全球性磁场。这个磁场主要是一个偶极磁场,就像一根条形磁铁的磁场。尽管这个磁场在水星表面的强度只有地磁场的1%,但水星毕竟拥有一个偶极磁场,这太不寻常了。太阳系里拥有固态表面的天体中,除了地球和木卫三(Ganymede),还没有哪颗星球拥有这样的磁场。

地球的磁场是由外核中熔融的铁发生循环流动而产生的,该过程被称为“行星发电机”。水星的磁场,以及这颗行星每绕太阳公转一圈自动速率就会发生改变的方式,暗示水星的外核也还没有完全凝固——尽管从水星的大小上来说,它的核心应该已经完全凝固了才对。
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只看该作者 73楼 发表于: 2012-12-22  粉丝: 4   好友:3
万物皆有灵
承认万物皆有灵应该是解决量子力学基础问题的唯一方法。当一个光子经过太阳时,按照广义相对论,光子只是在太阳的引力场中经过并发生弯曲,但是按照庞加莱原理,太阳其实一直关注着光子的动向。当然,这种关注并不是太阳用眼睛去看光子,由于光子以光速运动,太阳发射的引力子永远无法追上光子,因此太阳必须用心去感受光子。

应用庞加莱原理牵涉到怎样扩充狭义相对论的问题。一种方法是认为例如两个背道而驰的光子,它们的极限分离速度两倍于光速。另一种方法是认为太阳和经过的光子构成了一个统一的波函数ψψ*,她们本来就是一个不可分割的部分。当然这些都是数学细节的问题。太阳用心去感受光子意味着太阳会生成一个指向矢,当光子经过时该指向矢一直指向该光子。

太阳用心去感受光子得到的一个意外好处是,光子会产生红移,太阳会因此从光子那里获得额外的动能。当然对于太阳来讲,太阳的质量太大,这种效应很小,人类无法查觉。对于暗物质粒子来讲,通过宇宙的自旋带来的额外动能便会很大,这也是一种自旋为1/2的粒子与自旋为1的光子相耦合的方式,只不过耦合常数非常小而已。

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只看该作者 74楼 发表于: 2012-12-22  粉丝: 4   好友:3
万物皆有灵
我们看到,利用庞加莱原理就可以实现爱因斯坦的梦想,即在量子力学里也不存在所谓超距作用的问题。可以看出的另外一个问题就是,宇宙中的暗物质和“暗能量”其实是一种广义的规范场最小耦合方式。我们推导出的暗物质粒子比冷暗物质标准模型的质量要小,意味着它们的量子效应更强,无色无味的夸克是纯轴矢量粒子,它们并不服从费米-Dirac统计,更容易凝聚成宏观量子态;从宇宙中光子的哈勃红移那里得到的附加动能也更多。

宇宙是永恒的难道不是宇宙万物的福音吗?难道人类很喜欢看到一个走向灭亡的宇宙吗?

由于暗物质看不见,很难判定宇宙中那些现象是暗物质粒子的贡献,有人用暗物质粒子计算了太阳中微子失踪之谜,发现这个模型与观测到的太阳中微子失踪案符合很好。《大话西游》中的至尊宝一直是用眼睛在看世界,在临死时才学会了用心去体会这个世界。我们看到,万有引力意味着宇宙中的万物一直是用心去感受这个世界。有趣的是,宇宙中看得见的物质只占4%,用眼睛去观察暗的世界不好使,这也迫使物理学家们只能用心去体会我们的宇宙。当引力场量子化后,牛顿的《自然哲学的数学原理》就变成了《自然哲学的美学原理》。

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超大质量黑洞
大约在2千年,天文学家就已经知道,几乎所有大型星系的中心都有一个巨型黑洞——一种引力强大到连光都无法逃脱的天体。恒星死亡后就有可能形成黑洞,不过这类黑洞较小,大约在3~300个太阳质量范围之内,它们是黑洞中的“小不点”,真正的庞然大物是那些盘距在星系中心的黑洞,质量可达数百万至数十亿个太阳质量。这些被称为超大质量黑洞的家伙带来了大量问题:为什么几乎所有星系中心都有它们的身影?究竟是先有星系后再在中心产生黑洞,还是先有黑洞再围绕它形成一个星系?这些巨无霸究竟是怎么形成的?

越发离奇的是,超大质量黑洞在很久以前就已经出现了。2011年6月天文学家就报告说,找到迄今发现的最古老的超大质量黑洞,这个质量大约相当于200万个太阳的黑洞出生在130亿年前,只比大爆炸理论认为的宇宙爆炸年龄晚了7.7亿年。它们为什么能如此迅速地长到这么大?

如此之快的形成速度颇令人费解,因为虽然黑洞有超级宇宙“吸尘器”的名头,但实际上它们也是超级宇宙“吹风机”。被吸向黑洞的星际气体最终会围绕黑洞形成一个巨大的碟形漩涡,天文学家称之为吸积盘,吸积盘围绕黑洞高速旋转,里面的物质通过相互摩擦被加热,随着温度升高而不断向外辐射能量,尤其是当这些物质到达吸积盘内侧的黑洞视界时辐射尤为剧烈。这些辐射会将后来的物质向外推挤,从而限制了黑洞吸积生长的速度。
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超大质量黑洞
物理学家的计算表明,一个以最大吸积速度持续吞噬物质的黑洞,其质量每5000万年翻一番,这个速度太慢了,不可能让一个恒星留下的“种子黑洞”在7.7亿年内长成超大质量黑洞。当然,用我们的准稳恒态宇宙模型来解释是没有一点问题的。

天体物理学家已经为这些“种子黑洞”设想了两种成长方式。第一种是在很多年前提出的,其观点是最早的巨型黑洞可能来自恒星残余。因为与后来的星际气体不同,原恒星云中还没有那些能促使气体冷却并形成小规模团块的元素,所以宇宙中最早形成的恒星可能拥有极大的质量,远远超过太阳这样的“后辈”。这些巨大的恒星燃烧更快,因此可以形成超过100个太阳质量的黑洞。接下来,还必须有一些过程能让这些黑洞获得比普通吸积更快的生长速度,比如在一个密集星团中,这样的大黑洞最有可能在星团中心附近生成,周围都是大质量恒星或其他恒星黑洞,于是它可以通过吞噬周围的黑洞轻松突破正常生长极限,在短时间内达到1万个太阳质量。此后,它可以通过更平常的吸积过程,成长为超大质量黑洞,偶尔可能还会把碰到的大型黑洞当作“甜点”。
但当天文学家找到一些出现极早的大型超大质量黑洞后,他们开始怀疑,就算考虑上述加速生长过程,恒星黑洞也很难在这么短的时间内长到这么大。
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只看该作者 77楼 发表于: 2012-12-25  粉丝: 4   好友:3
反对暴胀
不仅坏暴胀要比好暴胀更有可能发生,出现另一种情况的可能性甚至比好坏暴胀加起来都高,那就是不发生暴胀。英国牛津大学的物理学家彭罗斯(Roger Penrose)在20世纪80年代率先提出了这一观点。他把描述气体中原子和分子状态的热力学原理稍加变换,用它来统计暴胀场和引力场可能出现的初始状态。有些初始状态会导致暴胀,继而平滑宇宙,把宇宙变得均匀和平坦。另外一些初始状态则会直接产生一个均匀、平坦的宇宙不需要经历暴胀。这两组初始状态都很罕见,因此整体上来说,得到一个平坦宇宙是不太可能的。尽管如此,彭罗斯的结论仍然令人震惊:不发生暴胀便直接得到一个平坦宇宙的可能性要远高于发生暴胀,两者相差的倍数达到了10的古戈尔次方!(古戈尔,即googol, 是10的100次方)。
另一种方法也得出了类似的结论,具体方法是根据目前的状态,依照已经确定的物理定律,向前倒推宇宙的历史。考虑到今天宇宙整体上平坦和均匀的现状,此前有可能已经发生过的系列事件可以有许多种,换句话说,倒推得到的“历史”并非唯一。2008年,英国剑桥大学的Gary W. Gibbons和加拿大安大略圆周物理研究所的Neil G. Turok证明,在绝大多数倒推得到的“历史”中,暴胀都无足轻重。这个结论与彭罗斯的观点一致。

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只看该作者 78楼 发表于: 2012-12-26  粉丝: 4   好友:3
宇宙间歇泉
事情可能是这样发生的:星系团中的气体最初非常炽热,星系团中心星系的超大质量黑洞也十分平静。大约1亿年之后,星系团中央区域的气体冷却下来,形成冷流落向中心星系。冷流中的一些气体凝聚成恒星,变成了中心星系的一部分,另一些则直接掉向超大质量黑洞,成为它的食物。这些气体聚集成一个吸积盘,并激发出强劲的喷流。
喷流穿透中心星系,直达星系团气体深处,将能量转换为热量,大大消弱了冷流,甚至使之完全停滞。这种行为似乎是自断生路:截断了冷流,超大质量黑洞就等于切断了气体供应,逐渐恢复平静。但这样一来,喷流就会逐渐消散,星系团中的气体也就失去了热源。数百万年之后,中央区域的炽热气体会再次冷却下来,引发中心星系及超大质量黑洞的新一轮成长。这个过程就这样周而复始地循环下去。
这一模型得到了观测数据的支持:天文学家拍摄了室女、英仙、长蛇和其他星系团的高清晰X射线及射电波照片,在中心星系超大质量黑洞的周围找到了反复爆发的证据。星系团中的磁化环、空泡、羽状喷发物及喷流的大小从几千光年到几十万光年不等,强有力地表明间歇性爆发活动已在那里持续了数亿年之久。

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只看该作者 79楼 发表于: 2012-12-27  粉丝: 4   好友:3
太阳色球和日冕反常升温之谜
我们已经理解了太阳色球和日冕的反常升温之谜,这是一种动态重正化的效应。回想一下,薛定谔方程Ĥψ=Eψ,E是能量算符,薛定谔波传递的是能量。现在利用爱因斯坦-薛定谔对偶性,可以得知,自旋可以作为能量在宏观量子化的波中传播;当然,这种宏观量子化比普朗克常数高几十个数量级,但与薛定谔量子化的原理是一样的。而自旋与质量成反比,在太阳大气层中,越往上升,大气越稀薄,这相当于质量在减小,在保持能量不变,密度减小的情况下,平摊给每个离子或电子的能量就越高,从而导致反常升温。因此,看起来产生太阳风的机制也类似。总的来说,将太阳当成一个量子生命,理解起来就不会存在太大问题。

你可能会说,太阳不说话,没有告诉过我们她是一个量子生命,但仔细想一下,地球上的一切生命不都是依靠太阳的光辉才能够生存吗?同理,按照我们的永恒宇宙观,宇宙本身也是一个量子生命,哈勃红移相当于宇宙一直不停地进行“光合作用”,宇宙再将这种“光合作用”产生的能量循环哺喂给宇宙间的万物。与地球上植物的光合作用不同,地球上植物的光合作用需要依赖太阳的负熵,宇宙中的光子一直待在宇宙的内部,跑不出宇宙的范围,因此哈勃红移的效果是使宇宙中的熵减小。