分类目录归档：宇宙学

今天Michael Peskin到理论所来做Top ten top quark observations at LHC，具体报告他将会在他的主页上贴出来。 吃饭的时候，不可避免地要谈LHC上到底能发现什么。Peskin持美国主流派观点，认为应该能发现低能超对称。当然他不一口咬定，说他相信，或者打赌，但不会将自己的生命赌上。我还是说我过去几年的观点，认为不会发现低能超对称，新物理肯定会被发现。我的理论依然是，即使超弦理论也不肯定支持低能超对称，因为没有超对称但可以微调的compactifications太多了。LHC能发现什么还是众说纷纭的事情，还是让实验来说话吧。另外，提到今年诺贝尔物理学奖，我一直觉得Permultter和Riess获奖的机会极大，Peskin也这么认为。 下午和几个人聊中国的暗物质暗能量长远规划。现在清华二滩水电站的极深地下实验室有了一个很好的开头，实验也是极有希望的事情（当然还有一些人持怀疑态度，觉得我们掌握的技术不够，但我觉得这些技术问题都会一步一步解决），理论上我们该做什么？我个人的观点是，在暗物质暗能量问题上中国人已经有了很好的开头，也提出了一些比较有影响的模型。下一步不需要搞什么大规模军团什么的，只要鼓励每一个愿意进入这个领域的年轻人就行了，例如在申请基金上多支持。我们需要更多的人提出自己的理论和模型，更多的人坚持研究自己有特色的理论和模型，做的人多了，蒙对的机会就会大增。西方人其实也在蒙，其实美国人蒙对的可能性并不见得大，例如他们大多数相信暗能量就是常数，万一不是，他们输的可能性不小。

我们在时空中体验时空的存在。中国古代就有的宇宙一词，其中“宇”指的是空间，“宙”指的是时间。地质年代的最大单位我们就翻译成宙。人类对时空的先验直觉康德就有过深入的讨论，而直到近代科学阶段，时间和空间才有严格的数学物理定义。在牛顿那里，时间是绝对的。虽然有伽利略相对性原理，牛顿也觉得有绝对空间存在。对于牛顿，时间空间是独立的物理存在。而莱布尼兹对时空的理解更接近我们对时空的现代理解，即这些最基本的物理概念都有可操作的定义。例如时间的定义就是事件的次序，我们通常用周期性运动来定义时间单位。 为了节省时间，我引用过去给《新发现》写的一个专栏里面的一段话来说明时空： “撇开时间的单向性，我们想问，在物理学中，时间究竟是什么？很遗憾，直到今天，除了一些操作性的定义，我们并不知道时间究竟是什么。时间的操 作定义与人们心理上感到的时间很类似，也就是说，当我们感到变化，我们觉得时间流过，或时间在流逝。所以，时间和变化即运动有关。为了量度时间，我们需要找到可以信赖的运动，例如天体在天空中的位置的变化。一天，就是太阳升起落下和再升起，或星星在天上东升西落一个周期。一月，是月相变化的一个周期。一 年，是地球绕着太阳运动的一个周期。所有这些都和周期运动有关。有时，我们觉得这样定义的时间并不准，这和周期是否是严格的有关。现代授时技术已经用到了原子钟，这是基于某些原子的跃迁频率。

Witten最近获得英国物理学会的牛顿奖章，颁奖的理由是他对粒子物理、场论和广义相对论的贡献。似乎没有提到弦论，但毫无疑问他的很多贡献是通过研究弦论做出来的。 牛顿奖章颁了三次，第一次给了蔡林格，就是那位对量子计算和量子通讯做了很多贡献的。第二次颁给Guth，因为他的暴涨宇宙论和暴涨宇宙中密度涨落的计算。 Witten做了演讲，以及事后The Guardian对他的interview。演讲很遗憾地被屏蔽，但interview还是可以听到的，注意广播的第一部分是关于PLANCK实验的。Witten还是继续相信弦论，但对弦论的实验验证持谨慎态度。 Peter Woit对此事做了评论，他提到Gross对弦论的态度：认为弦景观是伪科学，但LHC会发现超对称。 我问过Gross对LHC发现超对称的期待，他说只有50%的希望，这和Woit说的不同。

还是没时间写东西，转几篇不错的科普大家看看。 第一篇， How do we use the CMB to learn about the Universe? 这篇文章里有一些漂亮的图。 第二篇，Dark Energy and Dark Matter Might Not Exist, Scientists Allege 当然这是非主流观点。

最近我和庞毅考虑证明一个no-go定理：在一个暴涨区域，我们无法用Verlinde的全息想法推导出爱因斯坦方程。 证明分两部分。第一部分，如果我们不修改Verlinde原来的推导，那么在一个暴涨宇宙区域的表面，需要引入负温度，这是因为这个区域的Tolman-Komar质量是负的（相对于一个局域Killing矢量来说）。 核物理学家曾经引入过负温度，负温度看上去离谱，其实可以实现。例如，对于一个有有限个能级的系统，它的Boltzmann配分函数是有限的。由这个配分函数定义的热力量都存在。 但负温度的引入带来很多麻烦，例如，我们在文章中指出，当一个实验粒子被虚位移到全息屏上时，能量不守恒。 解决这个问题的另一种可能是修改Verlinde的推导，即不用Tolman-Komar质量，此时，我们仍然假定温度由局域Killing矢量决定。在这个前提下，我们证明了正确的爱因斯坦方程是推不出来的。 文章见： A No-go Theorem Prohibiting Inflation in the Entropic Force Scenario

1、Go with the Flow, Average Holographic Universe 如果George Smoot不是在跟我们开愚人节玩笑，那我觉得他真的滑向理论民科了，尽管他是诺奖获得者。 是否民科与你是否在一个公立或被承认的私立大学工作无关，和你思考的模式有关。当然，Smoot是一个高级民科，他不会犯低级数学错误（这是低级民科的特点），但我读不懂他文章的逻辑。 有读懂他文章的人吗？ Verlinde12天前在twitter上留了很神秘的一句话：Monday I’ll speak at the “Origin of the Universe” conference in Paris. George Smoot will talk too. My cosmo idea’s are different from his. 尽管读不懂，我们照例拷贝摘要如下。

1、Entropic cosmology: a unified model of inflation and late-time acceleration 在评价这篇文章之前，我拷贝一下它的摘要 Holography is expected as one of the promising descriptions of quantum general relativity. We present a model for a cosmological system involving two holographic screens and find that their … 继续阅读 →

熵力在春节期间沉静了一段时间，最近开始回温。春节后出来了一篇文章，其实想法过去在Koelman的博客上以及我和王一的文章中出现过，即利用宇宙视界上的熵解释宇宙加速膨胀。 我说过会有一半文章是错的，没想到问题比我想象的要严重。 1、Entropic Accelerating Universe 这篇文章作者之一是George F. Smoot，因COBE获诺贝尔奖，是个实验家。《生活大爆炸》里有一段谈Sheldon试图和他合作被拒绝的事，这次不知什么原因他愿意和两个理论家合作了。 作者开始说，在Hubble视界上，有Unruh加速度：（取自然单位制）。如果我们接受apparent horizon有温度，的确有这个加速度，这和Koelman的想法是一样的。

口号“引力就是熵力”的确很吸引人，我看了Verlinde的文章后就知道在一段时间内，会有不少人谈论，也会有不少人跟上。 （先评论一下Motl在他的博客上用中子干涉实验否定Verlinde假设的“论证”。这个论证假定测量中子干涉的两个狭缝相距一米，所以根据离全息屏的远近，中子通过不同狭缝时对应的微观态数相差巨大，这样干涉不可能发生。Motl不做研究几年思维退化得不是一点半点。这个论证出了两个错。第一个错是微观态数是全息屏上的微观态数，不是在全息屏之外的中子状态数。第二，即使一个系统的宏观态可以对应于很多微观态（如炙热的煤球），但系统在固定时刻总是处于一个固定的微观态中，因为我们偷懒才用粗粒化的办法不去追求微观态。在Verlinde的图像中，中子只不过类似声子，当然可以处于一个固定的微观态中。下面回到正文） Verlinde没有给出细节，只给出一些关键的想法，这样，很多人就可以自由发挥了。已经出现的文章有不少是自由发挥的，这当然也包括我和王一的文章： Quantum UV/IR Relations and Holographic Dark Energy from Entropic Force 我本来打算在Verlinde的框架下讨论全息暗能量的，因为我现在对这个模型信心大增（主要是在计算了Casimir energy之后）。王一来信，谈到一些想法，我们就自然合作了。 我本来不打算很快写文章的，因为我知道文章写得越慢越有内容（Verlinde本人的文章就写了半年），而且，过去也出现过跟风的情况，我也批评过。这次例外，因为我感觉找到了全息暗能量在Verlinde框架下的线索。 何况，我们还推导了Cohen等人的UV/IR关心，Hogan的测不准关系。 Cohen等人的UV/IR关系表述很简单。在有引力的情形下，红外截断限制了紫外截断，两者的关系是 这个关系，在Verlinde的框架下很容易理解。考虑两个全息屏，一个半径为，另一个半径为，根据Verlinde的公式 其中S是系统的熵，N是全息屏上用来描述系统的bits数， 推得 现在，假定在i屏上的紫外截断是，紫外截断的含义是我们只考虑最小的面积元，这个面积元内有一个bit，所以有。由上式推得