分类目录归档：宇宙学

在疯狂的六月来到之前，我现在在恶补《欲望都市》。我喜欢《欲望都市》的四个女主角，不仅仅是因为她们都很漂亮，更因为她们的生活方式实在让人羡慕。 这个世界对每个个体有很多限制，如果成为《欲望都市》中的那些成功女人，限制更多。曼哈顿岛也许是世界上独一无二的地方。相对《欲望都市》，《好想好想谈恋爱》不但尺度太紧，那四个女人中最开放的毛纳都无法和《欲望都市》中最传统的夏绿蒂相比。最近一个友人告诉我问题所在，那就是中国人活得还是比较累，没有人家的自信。 谈了几句电影回到正题。有一个小朋友（真正意义上的小朋友，一个中学的天文+物理爱好者）问我对用改变光速的办法取代暴涨宇宙的看法。最早提出这个想法的是Andreas Albrecht和Joao Magueijo，文章。我对这个想法一直持怀疑态度，因为，光速是一个有量纲的数，一个有量纲的数随时间变化没有绝对意义。这两个作者也意识到了，他们讨论了相应的无量纲常数，例如，拿光速和氢原子中的电子速度比，我们得到一个无量纲常数，与精细结构常数有关。改变光速也许就等于改变精细结构常数。 两个作者假定爱因斯坦场方程不变，变的只是方程中的光速。我的疑问是，在度规中，总可以恰当地选择时间使得光速不变。所以，要使得改变光速真有物理效应，我们就得改变其他什么。从原始文章可以看出，我们要求质量不随时间变化，这样，能量就不守恒了。也许这个效应通过我前面说的改变时间也无法消除：在一个时间中，如果能量守恒，则质量不守恒，倒过来也是如此。 我现在修正我过去对这种尝试的看法：它也许可以解决暴涨论解决的三大问题。其实，Andreas Albrecht和Joao Magueijo并不想否定暴涨论，他们的观点是，尽量换一个角度看问题，这样就会导致我们对暴涨论更深入的体会。 改变光速真的能解决三大问题吗？我还是有保留。例如，假定我们现在看到的宇宙在开始的时候是不均匀的，尽管光速很大，原则上使得这个区域中有相互作用，那么，什么相互作用可以使得密度均匀化？进一步，没有了暴涨论的再加热机制，今天的物质的起源是什么？ 更为重要的问题是原初扰动的产生，我不知道有没有人研究过。一个似乎相关的研究是John D. Barrow和 David F. Mota做的，他们假定精细结构常数随时间变化，文章。 老实说，不论是假定光速变化，还是假定精细结构常数变化，一个成功的理论也许是和暴涨论等价的，所以配得上这个帖子的题目。 另一个由Steinhardt等人提出得循环宇宙论看来与暴涨论不一样，因为循环宇宙论不产生张量扰动。关于循环宇宙论，最容易读的文章是enjoy。 ————————————————————————————- 送给一个偶尔来这里的朋友，你配得上喜欢她 ————————————————————————————– 宇宙学常数的搓衣板模型和循环宇宙 Abbott在1984年提出一个减小宇宙学常数的模型，叫做washboard模型。从一个axion标量场出发，假定在通常的周期势之外还有一个线性项： 其中是一切其他效应引起的势能。这个势有很多极小，每个极小相差，将调成和观测到的宇宙学常数那么大，Abbott说量子修正不会改变这个值。当很大时，也很大，所引起的de Sitter空间很快衰变。一层一层地衰变下来，到了最后一个正值时，宇宙在这个值上地寿命大约是任何时间单位。这是一个不可思议的时间，不但如此，宇宙在过去所有极小所待的时间远远小于这个时间。自然，尽管这个时间很长，宇宙最终还会跳到下一个极小，一个负的宇宙学常数，负宇宙学常数很快引起塌缩，形成一个黑洞分离出去。在搓衣板模型中，宇宙大部分待在最小的正的极小，然后释放出很多黑洞垃圾。 搓衣板模型的困难是总是生成空的宇宙，因为这个宇宙寿命太长了，任何物质最终都被稀释掉。该模型最近有复苏的迹象，先是Polchinski在他的review中提到，然后Nissan Itzhaki写了一篇很难看懂的文章。最近，Steinhardt和Turok将搓衣板结合到他们的循环宇宙中去。在循环宇宙论中，宇宙膜不断地碰撞然后分开，自然地生成物质和扰动。由于膜的碰撞能标与搓衣板的能标相差很大，这些过程互不影响，从而解决了Abbott的空宇宙问题。循环宇宙的一个循环大约是一万亿年，远远小于，所以，在这个漫长的时间中，宇宙经过了几乎是无数次循环。 碰撞的搓衣板看来比纯粹的宇宙学常数好些。纯粹的宇宙学常数的结果是我们的未来是一个可怕的永久的黑暗，而膜与膜之间的不断碰撞才使得这个宇宙不断地重生。如果今后的暗能量观测否定暗能量是一个常数，那么搓衣板模型就被否定了。

人择原理和string landscape在加州无疑是弦论的第三次革命，在 Stanford ，有 Susskind ， Linde 及其夫人， Kachru 及其夫人（？），在Santa Barbara，有 Polchinski 。我不知道 John Schwarz 对 landscape 的看法，估计是中性的。在 Santa Cruz ， Michael Dine 由不信者转变成信徒。当然，还有 Dimopoulos ，不过，对 Dimopoulos 来说，anything goes，而可喜的是，在string landscape，anything goes。我最近在复习The Lord of the Rings，即使在当年的Middle Earth，种族的繁多也远远比不上string landscape。对我来说，殊为可惜的是string landscape的语言比起托尔金创造的精灵的语言还要难懂。 Peter Woit和Lubos … 继续阅读 →

我过去谈过宇宙学中的巧合问题，现在已经正式成了科学问题。 前天遇到一件事，让我觉得巧合不是一个问题。 事情是这样的，最近我的打印机在打印Laila Alabidi和David Lyth的文章时发生了故障，打电话请卖打印机的来看，发现接线板烧坏了，我不知道他们的文章中含有什么样的意外的信息，致使接线板过分激动。反正这篇讨论WMAP3年结果如何排除一些暴涨模型的文章让我花了525元。巧合的是，我的学生用的打印机的硒鼓也坏了，也送修了。 这还不是我要说的巧合。我的打印机修好后，一天我接到一个电话，说我修打印机硒鼓的钱还没付。我对那位小姐说，你弄错了吧，我的打印机坏的是接线板，我也付钱了。我问是不是我的学生的打印机的钱还没付，并且给了他们正确的电话。后来我知道，他们也付钱了。 于是我给那位小姐打电话，想弄清到底发生了什么事。结果那位小姐说，是他们搞错了，原来是动物所的一位老兄（老姐？）的打印机的硒鼓坏了，巧的是他的办公室号也是306，打印机是同样的型号，也是这几天坏的。这样，他们想当然地将我的电话记到那位老兄的名下了。我想，还真巧了。 我们来粗略地估计一下这个巧合发生的几率。假定两家研究所都有100间办公室，这样我们的办公室同是306的几率是，一年内在这几天同时坏的几率是（一年是往少里算了），我不知道惠普打印机有多少种型号，至少10种吧，同一种型号的几率是，如此，这个巧合发生的几率大约是10万分之一。我这个计算有意夸大了巧合，其实几率比10万分之一要大些。 我不觉得这个巧合的背后有什么深刻的原因，不像我们的许多同行认为宇宙学巧合的背后有深刻的甚至违背已知物理原理的原因。 用美国人常说的话，shit happens。 —————————————————————————————- 刚刚在cosmic variance上看到的 123456 JoAnne A noteworthy event for folks interested in numerology, or just plain odd things, occured in the U.S. last night. At 1:02 AM and three … 继续阅读 →

WMAP三年的结果出来，已经有了一些分析的文章，今天出现的一篇文章，声称用SDSS4的数据和WMAP3的数据计算cross-correlation，暗能量可能是phantom，从红移0.5到红移0.3，暗能量从增加到。 文章。 ———————————————————————————- 现在背景音乐是孙燕姿的《遇见》，我觉得很好听，虽然这是首年轻人的歌曲，我觉得这首歌的最后两句表达了我们对暗能量的感受： 我遇见你是最美丽的意外 总有一天我的谜底会解开 ———————————————————————————- 《遇见》在这里抒情了两天，咱们换一个口味吧

刚刚看到WMAP的新结果，两张图，两个曲线。两张图中一张是新的温度分布图，加上极化方向： 据称确定这些极化方向需要将温度涨落的精度提高到是三年前的1%。过去3年收集的数据是第一年的3倍以上，这样误差被较大地缩小了。（看来我过去的猜测不算错） 下面这张图是宇宙演化史 据称新结果表明小尺度上的涨落幅度小，这应该意味着功率谱在小尺度上是“红谱”，和3年前的结果相同，功率谱的指标是跑动的，只是在看到文章之前，不知道跑动的置信度有多大。 新结果支持一些特别的暴涨模型。文章出来了，慢慢看吧。 在下面这张功率谱中 我们可以看到4极矩依然被压低，但8极矩似乎与理论一致了。这是不是意味着功率丢失其实是cosmic variance 效应？ 极化图 应该是最有意思的，包含有最早恒星是何时形成的信息，也包含着关于暴涨宇宙的更多信息。我们在最上面的曲线看到，只有4极矩和理论预言很不相同。 下面是宇宙中各种能量分布的最新图示： WMAP将工作到2009年9月底，一共工作8年时间。 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 更新，技术文章出来了，我本来说得不对，已改正。关于宇宙学模型的文章。 我最关心的两点： 1. WMAP结果支持暗能量是宇宙学常数，w稍稍大于-1。 2. 功率谱的指标小于1，指标跑动比指标不跑动更符合数据。在有引力波扰动的情况下，指标跑动得更大。

Arxiv中第一篇引用博客的文章出现了，是M. McGuigan在量子宇宙学中实现Motl的关于宇宙学常数跷跷板机制的文章。Motl本人和他的敌对博客Peter Woit都在谈这件事情。 我将在读了这篇文章之后再对这个想法作一点评论。 评论： 首先，什么是跷跷板机制？我直接将维基百科的解释拷贝过来： In theoretical physics, the seesaw mechanism is a mechanism to generate very small numbers from “reasonable numbers” and very large numbers. Mathematics behind the seesaw mechanism is the following fact: the 2 by 2 … 继续阅读 →

hep-th/0601162 Schwartz-Perlov和Vilenkin在Bousso-Polchinski的改进的Brown－Teitelboim的框架中计算了宇宙学常数的a priori probability。 根据人择原理，我们能够观测到的宇宙学常数的几率分布是 其中就是所谓的a priori 几率分布，意义如下：在多宇宙的图景中，如果总宇宙的体积是，其中是宇宙学常数取值为子宇宙的体积，那么；是观测者的个数。 如果我们希望人择原理“预言”的宇宙学常数跟我们观测到的相差不大，在宇宙学常数很小的时候必须是平坦的，Schwartz-Perlov和Vilenkin发现， Bousso-Polchinski 的多宇宙图景中，这个几率一点也不平坦。 好像过去我在博客中说过a priori probability 可能是任何你能想到的模样。 Congratulations, Joe! astro-ph/0601494 这是发现CSL-1仅仅是一对椭圆星系的技术文章，CSL-1不再是cosmic string候选者。 gr-qc/0601086 又一篇关于相互作用暗能量的文章，发现在一些条件下解中有稳定的吸引子。据说全息暗能量满足这些要求。

昨天天文界在传播谣言，还不止一个谣言。第一个谣言说，暗能量不是爱因斯坦的宇宙学常数，而是phantom，我对这个消息取中立态度。对于一些弦论家，这毫无疑问是坏消息，landscape，人择原理，有可能随风而去 。最可惜的是Lenny Susskind的第三次超弦革命 。不过，假如Brad Schaefer真的是对的，我是欢呼得最早的，因为弦论家就得第二次接受现实的挑战，第二次忍痛修改我们对世界的成见。不过请放心，弦论家是一群非常非常聪明的人，没有什么可以难住他们。 第二个谣言让我不舒服，传说中的宇宙弦的候选人CSL-1被肯定不是宇宙弦。这是Motl的blog上的一段话： I received two messages about this sad news almost simultaneously – from Mark Jackson and Joe Polchinski. Guiseppe Longo (and maybe his collaborators) has downloaded the pictures from the Hubble Space Telescope, and it … 继续阅读 →

一段时间以来，暗能量被许多人认为可能是phantom，就是说，能量密度会随时间变得越来越大。最早从超新星数据看出这个的是Huterer和Cooray,（文章），接着张新民等人也号称看到了，并且引进了一种所谓quintom（精灵）模型（文章），我直到不久之前还将信将疑，因为phantom在理论上很难实现，需要一种不稳定标量场，当然，我的全息暗能量模型也能容纳phantom。 现在，有人声称射线爆的数据也支持一个随着时间变化而增大的暗能量了，可信度大约是97%。这是第三次有人说虎来了，我不由得相信起来。张新民私下跟我开玩笑，现在的自然科学二等奖实在没有得头，要得就得一等奖，如果暗能量果真是phantom，他倒真的有希望。我更希望我的全息暗能量是对的，哪怕是phantom 在宇宙学中，这是一个需要奇迹也产生奇迹的时代。Michael Turner在Brad Schaefer的记者招待会后说：”It’s an exciting time to be an astronomer. The mysteries run — literally — from our own back yard to the edge of the Universe.” 也许，可怕的幻影（phantom）真的来了： （13日：刚收到张鑫的一个email： 最早从超新星数据中看出w从>-1变化到

这基本上是一篇物理学文章的题目，《Message in the Sky》，徐一鸿和另一个徐（Stephen Hsu）三个月前写的文章。Tony是个非常非常聪明的人，这一次不知道他真的收到了上帝的启示，还是认真地恶作剧一回？ 他们说，如果上帝在创造世界的时候想留给我们一点关于他的启示，不会在大峡谷的岩石中留下什么痕迹，也不会在我们的基因中留下什么痕迹。最有可能的是，他在微波背景辐射涨落的功率谱上做了什么手脚，因为微波背景辐射是宇宙中任何角落的智慧动物都能够看到的。给定一个角“量子数”，角功率谱有个样本，扣掉不确定性，上帝在中能够给我们的信息量是。我们现在能够观测的上限是，这样，可以有大约bits原则上能够被我们读出。 这是一个相当大的信息量，两位徐先生说，上帝可以告诉我们大统一的群是什么，等等。 老实说，虽然大部分人会将这样的想法当着科幻来看，如果物理原理并不禁止我们在实验室中造出另一个宇宙，他们的想法也不能被看成纯粹的胡说八道，也许有一天，一个科学疯子会成为一个新宇宙的上帝。 Note added: 桑葚告诉我们Stephen Hsu讨论过他们的文章，我去看了一下，觉得他提到Linde给他写信的那个帖子有意思，就顺手转过来。Note added to note added: 这个转帖没有征得Steve的同意。 Message from Linde Andre Linde (Stanford) sends some interesting comments on our paper Message in the Sky. He points to an earlier paper … 继续阅读 →