暗能量日
昨天和今天两天一下出来好多篇关于暗能量的文章。
虽然暗能量的状况一如既往，但有文章好过没文章。我随便评点一下这些文章。
在介绍这些文章之前，我向诸位同学隆重推荐：
0. 孙宗扬定律
科大老师孙宗扬在今天报告里提出来了一个观点。他研究了历史上对场论概念的发展贡献最大的三位人物。第一位是欧拉，第二位是法拉第，第三位是爱因斯坦。这三位同学的出生年和去世年分别是：
欧拉：公元1707-1783年
法拉第： 公元1791-1867年
爱因斯坦：公元1879-1955年
看到没有，他们都活了76岁。法拉第出生于欧拉去世后8年，爱因斯坦出生于法拉第去世后12年，基本在10年左右。是否可以说后一个是前一个的转世灵童？如果历史真的有教训，那么爱因斯坦的转世灵童是谁？应该是出生于60年代的。60年代哪个国家出生率最高？我觉得是中国。60年代在三年“自然”灾害之后，是中国的出生率高峰时代，没看到现在学校和研究所里都是这些40多岁老家伙们的身影？
很值得期待的是，我出生于60年代。令人沮丧的是，Maldacena同学也出生于60年代。所以，老爱到底转到谁身上很值得我们关注。
当然，如果是爱因斯坦的转世灵童，活到76也够本了。
1. Does the cosmological constant run?
这篇文章的目的是纠正有些文章的错误结论：宇宙学常数依赖于能标，就像其他物理参数如电子的电荷一样。宇宙学常数，如果被看成某个量子场论中的有效势能的极小，应该和重整化能标无关，因为整个势能函数都应该和能标无关。文章内容很简单，我相信结论也是正确的。
这里我说两句个人观点。如果将度规的量子效应包括进来，宇宙学常数当然也不应该依赖于UV截断，或者观测者使用的能标。但是，考虑到量子引力效应，传统的计算不再合适，我们不能将UV截断变得任意大，同时要考虑到红外的渐近几何，有效量子场论的方法肯定要失效。所以，如果得到一个依赖红外标度的宇宙学“常数”则一点也不令人惊讶。
2. Dark Energy and the Hubble Constant
Arp同学认为没有什么宇宙加速膨胀。
要理解他的理由，我们要了解一下宇宙加速膨胀的最简单的理由。越是近的物体，我们现在看到的它的形象距离我们这个时间越近。所以，如果远方的物体离开我们的速度比近处的物体离开我们的速度小，说明宇宙在加速膨胀。如果反之，那么宇宙在减速膨胀。Arp同意超新星的数据表明超新星的时代的Hubble常数是65km/sec/Mpc，但不同意现在的Hubble常数是72km/sec/Mpc，如果是这样宇宙的现在膨胀速度大于过去的超新星时代的膨胀速度。他认为，一些数据表明现在的Hubble常数是55km/sec/Mpc左右，所以宇宙在减速膨胀。
为了解释减速膨胀（我想应该是过剩的减速膨胀，因为没有暗能量的宇宙已经是减速的了），他说Hoyle-Narlikar以及他的理论需要过去的粒子质量小于现在的粒子质量，从而过去存在本征红移。他还说，粒子质量变大机制也可以取代暗物质。
这肯定是一家很不流行的观点。
3. Exploring Parameter Constraints on Quintessential Dark Energy: The Exponential Model
我觉得所有文章中这篇最没什么意思。但是，作者们提到了所谓DETF计划（Dark Energy Task Force），使得这篇文章看上去还有一点意思。DETF分析了暗能量的实验，将所有的实验分成四个阶段，第一个阶段刚刚过去，正在进行的实验是第二个阶段。最后一个阶段是大规模地进行空间和地面实验。
他们在这篇文章中研究了一个特别的quintessence模型，即一个标量场，势能为的模型，这里他们也许以Planck质量为单位。当
时，quintessence表现为可以加速膨胀膨胀的暗能量（标度解）。
当太小时，quintessence和宇宙学常数没有区别。所以，
不能太小也不能太大（否则不是暗能量）。如果取
，那么quintessence在现在这个时候最大限度地表现出和宇宙学常数的不同，未来的实验可以在3
排除宇宙学常数（假如暗能量是这个模型的quintessence）。
4. Dark-Energy Dynamics Required to Solve the Cosmic Coincidence
没有仔细看这篇文章，但我相信这篇文章的结论：所有能够拟合数据的动力学暗能量模型都解决了所谓的巧合问题，即为什么暗能量和暗物质在现在这个时候大约相等。我一直认为暗能量只有一个问题：为什么这么小。如果回答了为什么这么小，巧合问题应该不是什么大问题。这篇文章印证了我的观点。
我们最近在做一点关于全息暗能量的工作，也得到这个印象，没有所谓的巧合问题。所以，我很赞同本文的观点，即所有为了解决巧合问题设计的动力学模型都是脱裤子放屁。重要的是解释暗能量为什么这么小。
5. A Space-time Uncertainty Relation and Its Cosmological Implications
这篇是老朋友陈一新同学写的。利用Margolus-Levitin定理和黑洞的限制，他们得到不等式：
类似的不等式见
毫不奇怪地，他们也讨论了全息暗能量，似乎有了他们自己的模型。我还是坚持一直以来的观点：理论在这个问题上永远是苍白的，实验数据说话。所以，谁的模型对数据拟合得好，且参数少，谁的模型就好些。
如果你们没有听说过Margolus-Levitin定理，我拷贝一下Wikipedia的解释。
The Margolus-Levitin theorem, named for Norman Margolus and Lev B. Levitin, gives a fundamental limit on quantum computation (strictly speaking on all forms on computation). The processing rate cannot be higher than
operations per second per joule of energy. Or stating the bound for one micro system:
A quantum system of energy E needs at least a time of
to go from one state to an orthogonal state, where
joules/hertz is Planck’s constant.
The theorem is also of interest outside of quantum computation, e.g. it relates to the holographic principle.
References
* Norman Margolus, Lev B. Levitin, The maximum speed of dynamical evolution Physica D120 (1998) 188-195
* Seth Lloyd and Y. Jack Ng, “Black Hole Computers,” Scientific American (November, 2004), pp. 53-61.
很怀疑这一条是Jack Ng写的。
2007年12月21日 22:02:19
爱因斯坦二世，有点像。不过头发得再乱点才对
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townsman兄:
现在的学术界很少有像爱因斯坦那样的造型的人物了,因为老爱那个发型可不是一般的”爆炸式”头型啊.娱乐界或者演艺圈里或许可以看得到
再怎么样总不能让李老师这么严肃的学者打扮成那样啊,哈哈
2007年12月22日 1:33:28
不知道coleman转到那一家。
2007年12月22日 2:22:32
一般地，可观测的物理量，其取值都是实数，而观测作用归根结底不外乎四大相互作用。
不知物理学能否发展到这么一天：物理量可以取虚数值？如果这样，力学量的量子力学算符，就不再要求是自伴的。
不过，在最基础的物理层面上，我们的确是在跟复数打交道，只是那些进入我们观测之中的，跟复数的模相关。物理规律与可观测性，是两种不同的概念。物理规律不必要求在可观测的意义上来表现。比如量子力学中，体现物理规律的基本方程是关于概率幅的演化方程，虽然概率幅不是可观测量，我们却无法“约化”这一点（比如试图把基本方程改写成概率而不是概率幅的演化方程），因为叠加干涉的发生，是在概率幅而不是概率的层面上发生。事实上，一方面我们需要跟非整数自旋的旋量打交道，另一方面只有“双旋量”——比如两个旋量构成的流密度，才具有可观测性。
最后祝李老师和大家圣诞快乐！
2007年12月22日 12:54:11
bt：
Coleman还要等几年才会转世。
2007年12月22日 16:16:17
希望不用教到类似的聪明小孩。李老师应该是有体验了。
2007年12月22日 22:02:04
嘿嘿，不知道大家看过这个没有，挺好玩的：
热水结冰比冷水慢现象的解释（并不是随随便便做实验就会出现的）
http://www.lsbu.ac.uk/water/explan.html#mpemba
这个图片显示了这一点：
http://www.lsbu.ac.uk/water/images/mpemba.gif
结冰之前的过冷状态对于最初比较冷的水来说会更持久一点，文章里面有详细的解释。
小时候第一次知道的时候不知道真假，后来有人随便在家用冰箱做了实验说没这回事。现在看来并不是假的，只不过实验不是随便就可以做成的。
2007年12月22日 22:17:42
李老师:
map,planck的观测结果是不是只能kill掉一些inflation model，而不能确定是哪一个model?我觉得这样也不能算是实质性的进展阿，人们又可能造更多的model。
2007年12月22日 22:20:19
哎呀，16楼的写错了，不是“热水结冰比冷水慢现象”，而是“热水结冰比冷水快的现象”。
2007年12月22日 22:59:27
晃晃：
就是，我说热水变冷慢应该是自然的。
maldacena粉丝：
WMAP目前的结果甚至杀死不了多少模型。
如果非高斯性或者张量扰动被探测到了，就会杀死一大批模型。
和粒子物理实验相比，宇宙学观测能够杀死的模型少得多。
但是，没有任何实验可以确定一个模型，即使是粒子物理，甚至更普通的实验。比如说，你不能完全确定狭义相对论是100%正确的，你不能确定牛顿第一定律是100%正确的，因为总可以引进微小的修正，使得所有做过的实验探测不到这个修正。
理论上，存在无穷多个参数，有限的实验不能决定无限多个参数，所以，用实验决定一个模型根本就是骗人的。
我们说某个实验验证了某个理论，指的是验证了所有与实验相洽的理论中最简单的理论。
宇宙学比较特殊，因为实验实在太少。如果人们在某个实验后构造理论，当然可以构造出很多理论，我觉得我们应该选择那个最简单并且和粒子物理最相容的理论。
2007年12月22日 23:02:40
想找老爱的转世灵童很简单：欧拉是两个字，法拉第是三个字，爱因斯坦是四个字，所以这个人的中文名字应该是五个字，而欧拉和老爱的第一个字母都是E，法拉第的第一个字母是F，所以这个人的英文第一个字母应该是F，大家只要找找，1967年出生，英文第一个字母是F，而中文名字是五个字的物理学家就行了。
2007年12月22日 23:05:07
whitehead：
厉害。
2007年12月22日 23:15:10
呵呵，李老师今天吃饺子了么？我们这儿吃汤圆，不过不知道李老师今天吃没吃南瓜，冬至吃南瓜不头疼
2007年12月22日 23:20:51
谢谢李老师的回答，那以现有的条件，有可能探测到非高斯性或者张量扰动吗？
假使它们的确存在。
2007年12月22日 23:51:09
whitehead：
饺子没吃到，吃了一碗馄饨，在食堂。南瓜更没吃到，看来亏大了，我休息不好脑仁儿就疼。
maldacena粉丝：
嘿嘿，我很快就要在这里谈非高斯性了。
2007年12月23日 9:13:27
嘿嘿，我很快就要在这里谈非高斯性了。
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期待ing.
2007年12月29日 14:47:52
l李淼同学：
偶然看到您的博客，很有趣，也进来凑点热闹。我有一文，关于暗能量的，想借您博客做点宣传，让国内从事宇宙学研究的同行尽快了解这个新问题，必要的话调整自己的研究方向。文章实际上证明了暗能量不存在，罗伯逊—沃克度规不能用来做为宇宙学的基本时空框架，现代宇宙学理论的基础必须重建。希望得到全文的读者可以通过E-mail: mxc001@163.com 向本人索取。
论文题目：罗伯逊—沃克度规存在的问题和暗能量密度等于0.7的不可能性
文摘如下：
本文证明按照罗伯逊—沃克度规（曲率常数为零），膨胀宇宙中发光物质发出的光沿着径向运动时，满足的是伽利略速度相加规则。这是违背平直时空中的光速不变原理，与现有物理实验和天文观察相矛盾的。由于宇宙空间平均物质密度极低，引力场极弱，产生的加速度极小，与地球表面实验室参考系比较，宇宙空间实际上是高度真空的，更接近理想状态的惯性系统。因此膨胀宇宙中物质发出的光应当高度近似地满足爱因斯坦速度相加规则，而不是伽利略速度相加规则。罗伯逊—沃克度规描述的实际上是牛顿力学意义上的时空结构，不是相对论意义上的时空结构。它仅适用于膨胀速度大大小于光速的宇宙过程，不适合于高速膨胀的宇宙过程。同时指出对于地球静止参考系上的观察者，宇宙学运动方程中采用静态能量动量张量是即不合理也不可能的。由于膨胀宇宙中的物质与观察者间实际上存在相对运动，我们必须采用动态的能量动量张量。文中证明若采用动态的能量动量张量，从罗伯逊—沃克度规我们只能得到宇宙膨胀速度等于零的结果。也就是说罗伯逊—沃克度规只能用来描述静态宇宙，不可能用来描述动态的膨胀宇宙。因此通过宇宙学距离上高红移超新星的观察结果与宇宙学理论拟合得到的，暗能量密度约为0.7 和宇宙加速膨胀的推论在物理学上就变得没有根据。文中还讨论了曲率常数 时罗伯逊—沃克度规的奇异性问题，四维平直时空中三维常曲率超曲面的定义与四维平直时空中光的传播规律不相容问题，以及罗伯逊—沃克度规内含的其它不合理性问题。结果表明罗伯逊—沃克度规不适合于用来作为相对论性宇宙学的基本时空框架。我们有必要寻找满足相对论要求，更为合理的度规来作为宇宙学理论的基本时空框架，并将现有建立在罗伯逊—沃克度规基础上的标准宇宙学理论作为新宇宙学理论的非相对论近似。
梅晓春
2007年12月29日 15:02:35
在我看来，威腾的主要重要工作在于，尝试用数学语言描述可能的自然真理。这让我想起麦克斯韦的工作。2008LHC很大程度上会证明higgs的存在,及镜对称不完全效应。
2008年2月25日 11:53:12
希望能看到在国际上的认可 而不是在这里臆想
2008年2月25日 11:55:33
假设以及找出新东西的计算方法 难道还只是西方学者的专利吗
2008年3月17日 9:24:20
选择阴雨的早晨阅读暗能量日在调节为视觉盛宴，感觉还好……我相信李老师是爱因斯坦转世，因为预言说发现者出现在东方，呵呵
如果宇宙在减速膨胀，是不是应该比12年再久点啊，哈
今天看动了一半的公式，还好，对自己很满意