LuTan-姜东光

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1、宇宙学：回顾与展望陆埮（中国科学院紫金山天文台）Feynman名言“物理学家具有这样的习惯，对于任一类现象，研究它们的最简单例子，把这称为‘物理’，而把更复杂的情况，看作其它领域的事。”R.P.Feynman2支配宇宙的力Newton万有引力：Einstein广义相对论：Λ的故事1牛顿力学不能描述宇宙OlbersParadoxSeeligerParadox不管宇宙有限还是无限，牛顿力学均不能描述宇宙。广义相对论可以描述宇宙。宇宙学原理宇宙在大尺度上是各向同性的、均匀的。宇宙没有中心，也没有边界。在任何一个典型星系上观测宇宙及其

2、规律都是一样的。宇宙在大尺度上可以看作一个以星系或星系团作为“分子”的均匀气体。起初，Einstein只把它看作一个简化假设。后得到大尺度观测的支持。最终得到微波背景辐射观测的高精度的证实。2宇宙膨胀的发现3哈勃发现宇宙膨胀导致的红移哈勃关系的宇宙膨胀解释r(t)R(t)MilkyWay观察者宇宙膨胀允许超光速星系能否超光速退行?10√×高红移哈勃定律按Doppler效应：按宇宙膨胀解释:哈勃年龄（1/H0）必有诞生时刻今天真实年龄小于哈勃年龄1929年，哈勃本人首次给出H0＝500（kms-1Mpc-1）1936年，哈勃考虑

3、到星际消光的影响，将哈勃常数改为H0=526,误差15%。（由此给出的宇宙哈勃年龄很短，只有H0-1=1.84108年。）1956年，Humasion等人给出H0=180。1961年，Sandage等人给出H0=98±15。1970’s年，Sandage等人给出H0=50.3±4.3;deVaculear等人给出H0=100±10。哈勃常数测定的变迁目前（2002）值：H0=(71±7)0.951.15kms-1Mpc-11/H0=(1.380.14)1010年大爆炸宇宙学的提出4大爆炸宇宙学的提出Gamow:194

4、6-48宇宙诞生于高温高密状态。膨胀带来宇宙的演化，从高温、高密绝热膨胀降温、降密，经历各个演化阶段。可以明确计算每时每刻宇宙物态的变化、各种物理过程的发生以及引起的各种观测特征。大爆炸学说给出了宇宙的极为丰富而且确定的物理内容，可供实在的观测检验。宇宙的演化描述物态的变化两个判据：成分判据：1)粒子2)束缚态表明i粒子大量存在；j粒子合成热平衡判据：表明i粒子能保持热平衡温度（K）能量（eV）时间（秒）时代物理过程1032102810-44Planck时代1028102410-36大统一时代10-35,-33暴胀阶段暴胀过程

5、101310910-6强子时代101110710-2轻子时代10101061中微子脱耦中微子脱耦510951055电子对湮灭电子对湮灭1091053分核合成时代轻核素生成31030.338万年复合时代微波背景辐射4亿年第一代恒星生成再电离星系大尺度结构形成2.7310-4137亿年现代元素起源5太阳系元素丰度（按原子数计，以Si=106归一）。MartinHarwit：AstrophysicalConcepts4thEdition，Springer恒星开普勒-11，有6颗行星（均比地球大）。可以有多达3颗行星同时凌星。

6、此恒星离太阳2000光年。2010年8月26日开普勒空间望远镜2010年3月升空有3颗具有氢和氦大气，类天王星。开普勒-11恒星的6颗行星中有5颗（均比地球大），它们与恒星的距离均比水星到太阳的距离小。2010年8月26日核合成温度：4He丰度：基本上是，但要作中子β衰变等修正。与观测结果相符得很好。核合成时代64He原初核合成中微子脱耦原初核合成衰变温度下降原初核素成分的演化时间与效率宇宙早期许多事情均发生在极短时间内。宇宙头3分钟及时保存了中子。重要的是效率，而不是时间。从物理上看，效率决定于碰撞次数。宇宙早期，高

7、温高密，碰撞十分频繁，正是高效时期，完全可以理解。例：煤燃烧－高温高效。中子是放射性的：寿命1刻钟复合时代复合温度Tr3000K(宇宙年龄38万岁)等离子体状态转化为中性原子气体宇宙变成透明按，复合时代的辐射成为今天的2.7K微波背景辐射。7微波背景辐射是什么？电视机屏幕上在没有节目时呈现的雪花噪声中就包含有微波背景辐射,无处不在！微波背景辐射是宇宙38万岁时从3000度的高温等离子体状态转化为中性气体而遗留下来的残留余辉，现在的温度只有约2.725度。它是宇宙中最完美的黑体辐射。微波背景辐射高度各向同性1964－1965

8、A.A.Penzias，R.W.Wilson：3.5±1.0(7-cm处)FromScottKayLecture1978获诺贝尔奖COBE－FIRAS－成果（J.Matheretal.1990,ApJL,354,37）9分钟内即测得宇宙微波背景辐射的完整的黑体谱：1964－6