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明天Andy Strominger来，下午要做公众报告，估计没有时间更新博客了。 和学生们刚完成两个文章，一篇刚放到arXiv，明天出现，所以下面的链接暂时空着，明天文章出来了再补。这篇文章是研究中国人提出的三种holographic dark energy模型，一个是我的，一个是蔡荣根和韦浩等人的，一个是高长军和陈学雷等人的。 Holographic dark energy models: A comparison from the latest observational data 这篇文章的作者有四位：本博，李霄栋，王爽，张鑫。张鑫已经是东北大学的教授了。为了偷懒，我将英文摘要拷贝如下： The holographic principle of quantum gravity theory has been applied to the dark energy (DE) problem, and so far three holographic DE models … 继续阅读 →

这是一篇登在某杂志上的文章，题目是编辑起的，原因是一开始有个“判断”，我说如果暗能量密度越来越大，那么宇宙的寿命就是有限的。这在某种程度上有数据支持。但数据还太少，最近又有人的得出暗能量密度越来越小，我的两个学生李霄栋和王爽正试图重复这个结果，并加以推广（到大红移）。 宇宙的寿命可能是有限的 上世纪末天文学家通过观测遥远的超新星得到一个惊人的判断，遥远的天体相对我们的退行速度越来越大，意味着在我们宇宙中存在一种无所不在的特殊能量，这种能量被称为暗能量，因为它的唯一作用是提供斥力使得宇宙中天体之间的退行速度越来越大，我们还没有发现有其他什么办法直接和这种能量打交道。最近几年来，天文学家和物理学家合作研究暗能量的性质，提出了各种各样的可能。有人认为暗能量密度是一个恒量，大小不依赖地点也不依赖时间。如果是这样，宇宙将无止境地膨胀下去，恒星和星系将消失，人类也很难维持文明。另一种可能是能量密度越来越小，对人类来说这是最好的可能。第三种可能是密度越来越大，天体之间的斥力也越来越大，最终导致大撕裂，即所有物质包括分子原子都被撕裂，这是宇宙的终结。令人害怕的是，有一些观测证据支持这种观点。 宇宙有一个开端吗？如果有，宇宙是怎么起源的？ 宇宙是否有一个开端？大爆炸宇宙学说看上去承认宇宙有一个开端，在开始的时候，大约140亿年前，宇宙非常非常小，突然宇宙空间的每一个点同时爆炸，温度很高，看上去是一锅炽热的粒子气体。我们现在的宇宙就是从那个婴儿期来的。科学家们相信，在热大爆炸之前，还有一个极为短暂的时期，宇宙在这个时期是冷的，但存在一种能量使得宇宙膨胀得更为迅速。宇宙在这个时期以前是什么样子？是否还有一个有趣的历史? 我们还没有答案。

Robert Brandenberger完成了他教授休假年在中国的半年，也完成了他此次KITPC的宇宙学workshop的组织者角色，明天要回蒙特利尔了。 本周礼拜二，应他的要求，我引导了一个非正式讨论，题目是他出的，英文是Can string theory provide a new paradigm for cosmology? 讨论的前一天晚上，我花了20分钟拟了一个讨论提纲，有8个问题，我本以为不到一个小时讨论就会结束，结果反对弦论的Richard Woodard不停地反驳我说的观点或者质疑，使得我这个非弦论迷信者扮了一回卫道士的角色。 下面我用中文给出原文是英文的讨论提纲，为了节省空间，略去实际讨论中的各种讨论和交锋。 1、弦论是什么？ 这个问题我记得1993年左右Polchinski就问过，前段时间他在Santa Barbara的一次讨论中又一次问过。15年前，我们以为我们有了答案，遗憾的是，我们今天对这个问题的回答不比15年前更好，甚至不比25年前更好。 25年前，Rich Woodard和Robert Brandenberger都在Santa Barbara做博士后，那时正值弦论第一次革命，前者认真地研究了弦论，后来相信弦论是错误的理论，从此25年如一日研究一个一直不引人注目的问题。后者虽然研究宇宙学，反而相信了弦论。那时，弦论就是几个含有弦的互不相干的理论。（我在19年前也到了Santa Barbara做博士后，那时我是比现在更坚定的弦论主义者）

（废话再说一遍：本文是《新发现》专栏文章，勿转） 正在建立中的新标准宇宙学模型告诉我们，我们熟悉的物质在宇宙中其实比想像的还要稀少，因为宇宙中能量的95%不是寻常物质，大约72%左右是暗能量，23%左右是暗物质。暗能量和暗物质共同点是暗，不发光，和通常物质的作用也很微弱。 暗物质和暗能量的研究是目前天文学界和物理学界共同课题，因为它们在宇宙尺度上影响了宇宙的历史，它们的基本性质则需要基础物理来解释。暗能量这个概念相对年轻些，形成只有十年。暗物质这个概念就很老了，可以追溯到1933年，那一年天文学家Zwicky发现一个星系团中的星系速度比预期的要大，根据牛顿万有引力定律，意味着星系之间还有很多我们没有看到的物质，当时叫丢失了的物质。到了1975年，人们还肯定了星系内也含有很多不发光的暗物质。 支持暗物质存在的证据都来自天文学观测。最能说明问题的是“子弹星系团”的观测，这是两个相撞后的星系团。2006年的一个研究表明，在“子弹星系团”中的星系团碰撞后，可见物质组成的气体由于相互之间的作用还纠缠在一起，而暗物质相对穿行而过，暗物质之所以会穿行而过就是因为它们暗，不发生什么相互作用。和暗物质一起穿行而过的是恒星。这个结果支持暗物质假说，基本否定了与暗物质假说竞争的其他理论，如一些新的引力理论。 到目前为止，暗物质对于我们来说真的很暗，因为暗物质的证据都是引力的，我们看不到它们发光，也看不到它们辐射其它粒子。这个情况也许在08年下半年根本改变了，两个独立的实验似乎探测到了暗物质辐射出的电子和正电子。这两个实验分别是ATIC和PAMELA。ATIC是先进离子量能器的简称，PAMELA是反物质探测和轻原子核天体物理卫星荷载的简称。

光子一般被认为是无质量粒子，光子的速度是光速，这个世界能够达到的最大速度。除此之外，我们还知道光子几乎没有自相互作用。 即使假定爱因斯坦狭义相对论是正确的，光子也不一定是无质量的-因为我们只假定有一个最大速度，光子的速度不一定就是那个最大速度。我们知道，实验永远不会精确测定一个物理量，我们只能给出光子质量的上限，这个上限是ev，一个非常小的值（对比微波光子的能量ev），所以，对于我们通常打交道的光，光子质量完全可以看成0。通过研究星系磁场，这个上限可以压缩到ev。 光子质量只会有“低能”效应。光子还可能在高能端偏离狭义相对论，这个偏离最好用色散关系表达出来。如果光子是无质量的，并完全满足Maxwell理论，那么色散关系是。有些人怀疑量子引力效应使得光子在高能段破坏狭义相对论，通常叫Lorentz violation，特别是Amelino-Camelia等人，他们在Nature上从1998年起已经发表了若干文章，但我对他们的理论起源的研究有怀疑，他们要么是认为有某种deformed Lorentz对称性，要么认为D particle会对光产生效应。 尽管如此，我觉得他们建议用宇宙尺度上的光源来测量Lorentz violation还是很有意思的。为什么需要在宇宙尺度上才能测量？原因很简单。例如，考虑以下这个简单的偏离Lorentz色散关系 光子的速度无非是群速度，所以有 其中M是某个质量标度（例如Planck质量，假如第二项来自于量子引力效应）。对于一个具有能量高达10Gev的光子，光子的速度对1的偏离为，如果光源距离我们有cm，光子延迟达到的时间可达数秒。 如果我们能确定延迟到达时间的上限，我们就可以推出质量M的下限。当然，在实际计算过程中，我们需要考虑到宇宙演化效应，因为我们今天看到遥远的光来自于宇宙早期，既有红移效应，也有距离的演化效应。Lorentz破坏的形式不一定是上面的线性形式，最一般的可能是

这两天在京郊开会，没有时间写多少东西了，只做一下预告，未来一周我大概会谈什么。 第一，Fermi GLAST空间天文台最近在Science发表了一篇文章，关于观测到gamma爆以及光子延迟问题，对光子破坏Lorentz不变性给出上限，我愿意谈一谈。 第二，我和两位同学做了一点“邪门”的工作，在文章上网之后，会谈一谈。 第三，可能会谈一谈全息原理及其在凝聚态物理中的“应用”。 第四，我很想谈一谈最近蛮轰动的ATIC和PAMELA的结果，但我真的不是专家，可能会放弃谈，不过我打算在这方面学习一下，也许做点理论研究。 这篇博文是兔子的尾巴，长不了。但是最后我上传今天在KITPC暗能量理论的演讲，因为反应效果还行，故贴出来，这大概是我准备中的review article的预告了。 darkenergy.ppt 才发现，写兔子尾巴博文很爽，几分钟搞定。终于理解中文博客世界成吨的兔子尾巴了。

一个好玩的去处：https://www.newscn.org:8010/ 接上一讲，现在轮到修改广义相对论。 修改广义相对论有很长的历史，我知道的至少从Brans-Dicke理论开始。这个理论是Brans和Dicke在1961年提出的，他们的目的不是为修改广义相对论而修改，他们的出发点是马赫原理。马赫原理本来是爱因斯坦本人构造他的引力理论的动机之一，也是他引入宇宙学常数的动机之一，但不论是广义相对论还是宇宙学常数，都没有真的实现了马赫原理。既然马赫原理要求质点的惯性质量与周围的物质分布有关，Brans和Dicke就想到用物质分布来产生一个标量场，然后标量又影响引力质量-这当然与假设牛顿引力常数依赖于标量场等价。 后来也出现了很多为修改而修改的理论，这些理论理所当然地被人们忘却了。 宇宙加速膨胀被发现后，很自然地我们应该想到宇宙学常数，其次，想到修改引力理论也很自然。这个自然的想法没有立刻出现，要等到Sean Carroll等四人到03年才提出修改广义相对论。 其实，早在发现暗能量之前，为了“解释”为什么宇宙学常数为0，已经有人尝试修改广义相对论了。另一个事实是，爱因斯坦在发现他的引力过程中，尝试过很多其他理论，其中之一就是80年代徐一鸿（A. Zee）建议的减少度规自由度的理论：假定度规的行列式严格等于1。既然自由度少了，运动方程也应该少一个。从爱因斯坦方程出发，可以重新写一组方程，的确少了一个方程。这组方程允许宇宙学常数出现，宇宙学常数在这里不过是运动方程的一个积分常数，也就是说，宇宙学常数到底有多大，和初始条件有关（类似的一个例子是，考虑一个粒子的运动方程，其能量守恒，从而也是一个积分常数，粒子的能量也可以由初始条件决定）。既然宇宙学常数是初始条件决定的，我们就可以将对它的无知归结为对初始条件的无知。

下午要参加松鼠会第一本书的发布会，希望能拍点照片回来。 我拍照片的技术奇差，原因是我不花任何时间来研究数码相机，我甚至不知道如何从照片模式切换到录像模式。电子产品要进入真正笨人时代还早，至少要做到让我这样的笨人随便应用已有的功能。 今年一月到目前为止很平淡，和去年比起来。没有大雪，艳照门事件看来不再发生，因为最近在严打庸俗，虽然有个章子怡的艳照门-我看那些照片实在不怎么好看，章子怡同学丢了不少分。 我们的冬季学校进展顺利，到目前为止，十天的讲课进行了四天，今天休息一天。 我很佩服Mukhi同学，昨天他自己打的去了长城-因为我们不再像几年前那样免费出车出工地让老外客人游玩，这算是与国际接轨吧。昨天我请冬季学校的指导委员们和讲课人小聚，才发现世界变化快，中国开始不吃肉了，而韩国人和印度人大吃东坡肉。 冬季学校期间刘伟同学像往常一样拍了很多照片，不少贴在冬季学校的主页上。下面我挑几张贴在这里。由于照片较大，我转贴。

亚洲弦论冬季学校从首尔的第一届，到现在已经有三届了。 和前两届不同的是，第三届亚洲弦论冬季学校只在城市中进行，没有去滑雪胜地的打算-我们还没有那么多钱。这次除了中国学生以及博士后，数韩国来人最多，从教授到学生，来了近四十人。日本来了不少人，但印度除了两个演讲者，几乎没有来人。台湾地区也来了几个人，还有几个国家只来了一个人。从下面的照片看，第一天的听众不少，超过了100人。由于资金和空间的限制，我们不得不拒了很多申请者，否则很容易就达到200人。这里再次向那些来不了的同学们道歉。 这届弦论冬季学校得到以下机构和单位的支持： NSFC，APCTP，SOKENDAI，CCAST，ITP，KITPC。 特别要致谢的是基金委理论物理专款，理论物理专款委员会各位委员特别是欧阳钟灿先生和吴岳良先生。感谢程岭梅女士和刘伟先生的细致得力的工作，以及我的学生冯朝君、庞毅、宋伟、王一的无私奉献。 感谢陈斌教授在邀请演讲者方面付出的巨大努力，感谢亚洲冬季学校指导委员会诸委员的支持。 第一天三个小时的lectures，Sunil Mukhi给了非常清晰的M理论的导论（Mukhi同学的博客），他打算一直讲到membranes，即M2-branes。理论所的李田军研究员的系列lectures是F theory model building，今天上午他很精彩地解释了什么是大统一，我们为什么需要超对称。

这是新年第一帖，先祝大家新年好，一年大吉大利。 这是暗能量八讲的第三讲：调节机制。 调节机制的想法并不复杂：如果宇宙学常数不为零，那么假定宇宙学常数是某个场的源，使得一个不为零的宇宙学常数产生这个场。例如，假定这个场是标量场，同时假定宇宙学常数也依赖这个标量场，这样，宇宙学常数的值由这个标量场的动力学所决定。这个动力学可能驱动宇宙学常数趋于零。