月归档：十一月 2009

1、Stability in and of de Sitter space 弦论的Landscape图景以及利用这个图景解释宇宙学常数为什么这么小的重要前提是，一个带有正宇宙学常数的宇宙是不稳定的，是要衰变的。 这篇文章声称de Sitter空间是稳定的，这样利用landscape理解宇宙学常数就成了问题。 作者先考虑量子力学中的两个问题，第一个例子是势能在一边没有极小，第二个例子中势能是双井势能的变形。 第一个例子 在这个例子中，伪真空是不稳定的。

（《新发现》专栏，勿转） 暗能量的发现已经有了10年以上的历史。当Adam Riess和Saul Perlmutter分别领导的两个小组发现宇宙加速膨胀时，如同历史上所有重大科学发现一样，给科学界带来地震，因为这个发现完全出乎意料，而且很难用已有的理论来解释。 我虽然为本专栏写过几次暗能量，这次还是有必要再重复一遍暗能量的特点。首先，它是一种能量，其次，它是一种不同于物质的能量。众所周知，牛顿万有引力定律告诉我们，任何有质量的物体都会产生引力，例如地球，我们的体重就是地球引力的反映。结合爱因斯坦相对论中的质能关系，能量同样产生引力，例如分子运动对能量有贡献，从而对物体的质量也有贡献，分子运动从而也产生引力。极端的能量的例子是光子，单个光子本身没有质量却有能量，一个光子组成的气体也产生引力。 在宇宙学中，不论是普通的低速粒子还是高速的光子，它们都产生引力，从而使得宇宙膨胀的速度越来越小。暗能量，既不同于低速粒子也不同于光子，它产生的力不是引力却是排斥力。有了暗能量，宇宙膨胀的速度有可能越来越大。Riess和Perlmutter等人发现的是宇宙加速膨胀，这个加速度极有可能是暗能量导致的。在暗能量之外，也存在其他理论解释宇宙加速膨胀，例如有人认为引力理论在宇宙的尺度上被修改了，还有人认为宇宙不是均匀的，而是有着类似洋葱的结构。但暗能量是宇宙加速最简单的解释，大多数人采取这个解释。 那么，暗能量是如何提供排斥力的呢？直观上，很难理解暗能量会提供斥力，因为这似乎与爱因斯坦的理论矛盾。有一个不是非常直观的解释。我们知道，粒子和光子的运动提供能量，同时也提供压力，爱因斯坦理论告诉我们，压力对引力也有贡献，这其实和运动对能量有贡献类似（压力是运动产生的）。粒子的运动速度很低时，压力基本可以忽略，而接近光速运动的粒子有着很大的压力，光压在实验室是直接可以测量的。光压也产生引力，它对宇宙减速的贡献和能量对宇宙减速的贡献一样大！ 现在，我们可以解释为什么暗能量会产生斥力了。暗能量对宇宙加速有两个贡献。首先是能量的贡献，这部分产生引力也就是减速度，但是，暗能量的压力部分产生斥力，当这个斥力的绝对大小超过引力时，宇宙就被加速了。所以，任何一个暗能量模型都要满足这个要求：压力是负的，且压力产生的斥力大于能量产生的引力。

1、隐身斗篷的故事 电磁隐身斗篷现在成了热门研究领域。 我受葛墨林老师的影响关注这个方向，最后终于和苗荣欣、庞毅建议用metamaterials模拟宇宙，特别是de Sitter空间。 Invisibility Uncloaked是一篇较长的讲这个故事的文章。 它从Leonhardt如何将一篇建议共形变换研究隐身斗篷的文章投到Science，Nature， PRL的故事开始（开头是悲剧，最后是喜剧），一直谈到最近的进展。 摘录： Leonhardt’s role in the cloaking field’s rise to respectability did not get off to an encouraging start. The details of his initial frustration and eventual triumph illustrate the swiftness with which … 继续阅读 →

1、New variables for the Einstein theory of gravitation 俄国著名数学物理学家L. D. Faddeev曾经利用分解提出所谓的规范场的Faddeev变量。现在，他将这个工作推广到度规。 他的想法很简单，任何四维流形（Euclidean or Lorentzian Riemannian）都由有10个分量的度规描述，所以可以嵌入10维欧几里德空间。这样，度规可以被10个嵌入函数取代。Faddeev建议，干脆用10个矢量场，当然这样就有40个分量，太多了。他建议引入约束 但对运动方程的分析发现这些约束并不是必须的。要知道具体细节，建议看Faddeev的文章。 Ashtekar引入所谓Ashtekar变量导致loop quantum gravity，不知道Faddeev变量是否会导致一个新的理论。 最近看很多人看过的BBT，其中天才Sheldon是研究弦论的，而另一个天才Leslie是loop quantum gravity的拥趸。后来出现了一个北韩来的天才Kim，才14岁，已经看到了弦论有很多亚稳态真空，让Sheldon感到很失落。Kim是唯一可以和Sheldon以及Leslie抗衡的天才，不知道他对Faddeev的工作怎么看？