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狭义相对论的基本原理及其宇宙学意义——相对论百年札记

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科学 2005年第4期57卷 16-20页

作者：郭汉英中科院理论物理所研究员北京100080

19、20世纪之交,物理学面临挑战.'以太漂移'的零结果与以牛顿绝对空间和绝对时间为背景的'光以太说'尖锐冲突,是最著名的挑战之一.

关键词：狭义相对论基本原理宇宙学 20世纪绝对空间以太漂移物理学时间牛顿

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伽玛暴能谱和伽玛暴宇宙学

伽玛暴能谱和伽玛暴宇宙学

作者：魏俊杰广西大学

学位级别：硕士

本文首先简要概述了伽玛射线暴及其余辉的观测特征和理论研究现状,然后详细介绍本人在攻读硕士学位期间在伽玛暴谱能演化性质和伽玛暴宇宙学方面的研究结果。利用Fermi卫星的多波段观测数据,我们分析了Fermi/GBM仪器所观测到的51个明亮... 详细信息

本文首先简要概述了伽玛射线暴及其余辉的观测特征和理论研究现状,然后详细介绍本人在攻读硕士学位期间在伽玛暴谱能演化性质和伽玛暴宇宙学方面的研究结果。利用Fermi卫星的多波段观测数据,我们分析了Fermi/GBM仪器所观测到的51个明亮长暴和11个短暴的时间分辨谱,并研究了同一个暴中的Ep演化行为。我们的样本中有8个单脉冲长暴,其中5个暴的谱是由硬变软,3个暴的谱是跟随流量的变化。多脉冲长暴的谱演化更加复杂。在多脉冲暴的第一个脉冲里,差不多有半数暴的谱是由硬变软,另一半的谱是跟随流量的变化。大部分晚期脉冲的谱都是跟随流量强度的变化,但也有2个暴的第二个独立脉冲是由硬变软的。统计上可以看出,由硬变软的脉冲光变一般是快上升慢下降,比跟随流量变化的脉冲更加趋向于不对称。时间分辨率取16毫秒的短暴都是谱跟随流量强度的变化。通过模拟分析,我们发现至少有部分跟随流量变化的晚期脉冲是由硬变软的脉冲相互叠加造成的。但是,一些多脉冲长暴的第一个脉冲和单脉冲暴确实存在跟随流量变化的谱演化行为,说明这种演化方式是一个独立的成分。对于有测量到红移的伽玛暴,我们分析了它们时间分辨谱的Ep-Lr,i50关系,发现该关系的斜率、弥散度都和时间积分谱的Amati/Yonetoku关系相一致。我们讨论了关于E,演化的各种辐射机制模型,包括伽玛暴的喷流进动。观测数据似乎对这些模型都提出了挑战,但它们对揭开伽玛暴瞬时辐射的本质至关重要。伽玛暴的喷流张角θj,对红移z有一定的依赖性,高红移处的喷流张角相对较小,而低红移处的喷流张角又相对较大。这种演化特征是基于目前观测样本的统计结果。然而我们知道观测样本不可避免地要受到仪器选择效应的影响。我们利用Bootstrapping方法探讨是否能用仪器选择效应来解释喷流张角对红移的依赖性。我们考虑了各种选择效应,包括流量阂值、仪器触发效率、喷流张角刚好指向仪器视角的概率和红移的测量概率。我们的模拟结果能够很好地重现观测上的θj-z依赖性,表明这种依赖性是仪器选择效应造成的。随着探测到高红移(z>4)暴的数量迅速增加,高红移处的伽玛暴爆发率已显著高于恒星形成率的预期。我们通过蒙特卡罗模拟方法,探讨了能够解释伽玛暴在高红移处具有较高爆发率的可能物理原因,物理原因可能是指光度函数的宇宙学演化。

关键词：伽玛射线暴谱能性质宇宙学选择效应

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GW170817与标准汽笛宇宙学

物理 2019年第9期48卷 588-592页

作者：张鹏杰上海交通大学天文系

GW170817实现了基于“标准汽笛”的首次哈勃常数H0测量,开启了标准汽笛宇宙学的序幕。正在进行的双中子星并合引力波观测,有望在5年内测量H0到约2%精度,提供解决H0危机的独立而珍贵的数据。下一代的引力波实验,则将通过标准汽笛方法,精... 详细信息

GW170817实现了基于“标准汽笛”的首次哈勃常数H0测量,开启了标准汽笛宇宙学的序幕。正在进行的双中子星并合引力波观测,有望在5年内测量H0到约2%精度,提供解决H0危机的独立而珍贵的数据。下一代的引力波实验,则将通过标准汽笛方法,精确测量宇宙膨胀速度和宇宙大尺度结构,限制暗能量状态方程,在宇宙学尺度上检验广义相对论。

关键词：宇宙学汽笛标准宇宙大尺度结构精确测量广义相对论哈勃常数膨胀速度

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旋量—张量引力理论与宇宙学

旋量—张量引力理论与宇宙学

作者：韩少春上海师范大学

学位级别：硕士

宇宙加速膨胀现象的发现要求对爱因斯坦引力场理论作出一些修改以使得其不与这一观测结果相抵触.在考察了多种引力理论的修改方案后,本文使用了旋量-张量理论来修改引力场的作用量以使得其能够得出宇宙加速膨胀的解.考虑均匀各向同性的... 详细信息

宇宙加速膨胀现象的发现要求对爱因斯坦引力场理论作出一些修改以使得其不与这一观测结果相抵触.在考察了多种引力理论的修改方案后,本文使用了旋量-张量理论来修改引力场的作用量以使得其能够得出宇宙加速膨胀的解.考虑均匀各向同性的宇宙学条件,本文得出了宇宙运动的弗里德曼方程,并确定了在旋量-张量理论下的加速膨胀条件.

关键词：引力理论旋量场宇宙学弗里德曼方程

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八十年代宇宙学的理论进展

自然科学史研究 1997年第4期16卷 337-343页

作者：张沁源华东师范大学自然辩证法暨自然科学史研究所上海200062

该文研究了80年代宇宙学的理论进展，提出了80年代是宇宙学理论研究的转折时期。在80年代，宇宙学的理论研究从以天体物理学和核物理学的结合为主过渡到以天体物理学和基本粒子物理学结合为主、从经典研究过渡到量子研究。

关键词：宇宙学二十世纪八十年代理论研究

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伽马射线暴及其宇宙学特征

伽马射线暴及其宇宙学特征

作者：干力雄华中科技大学

学位级别：硕士

伽马射线暴是宇宙中一类特殊的天体，它的能量很高，分布很广，正因如此，伽马射线暴可以用来研究宇宙学。宇宙学的内容很丰富，包括宇宙学参数、星系形成、宇宙早期等研究内容，这篇论文主要讨论宇宙学参数的研究以及特殊的宇宙结构。... 详细信息

伽马射线暴是宇宙中一类特殊的天体，它的能量很高，分布很广，正因如此，伽马射线暴可以用来研究宇宙学。宇宙学的内容很丰富，包括宇宙学参数、星系形成、宇宙早期等研究内容，这篇论文主要讨论宇宙学参数的研究以及特殊的宇宙结构。第一章主要概述了伽马射线暴和宇宙学，简单地介绍了一下伽马射线暴的发现历史、主流模型和几个有趣的统计关系式。有几个统计关系式会在后面的论文中用到，所以有必要提一下。而宇宙学方面主要是回顾了从广义相对论引出宇宙学的基本方程，即弗雷德曼方程。再进一步引入了宇宙学参数和光度距离，以供下文使用。第二章是本人在硕士研究生期间做的一项工作，是重复别人的工作。这项工作是通过Ghirlanda关系来计算出宇宙学参数的概率分布，这是伽马射线暴在宇宙学中的一项经典的应用。通过这个统计关系式，可以求出宇宙学参数的大致分布范围，不过因为当初的样本很少，所以宇宙学的误差范围比较大。这一章的结尾还讨论了这种方法是否存在循环问题。第三章是本人在硕士研究生期间的另一项工作：分析伽马射线暴在天球上的分布。这项工作是受到了宇宙微波背景辐射的分布异常的启发。宇宙微波背景辐射的四极矩和八极矩的方向存在异常的耦合，两者的夹角很小，这是不可理解的。所以本人想要考察伽马射线暴的分布是否也有这样异常的现象。本人采用了与分析微波背景辐射类似的方法来分析伽马射线暴，从而得出了其分布也存在一定的异常：四极矩、八极矩和十六极矩的方向比较接近。这也是不可理解的。第四章是展望，列出了几个可执行的后续工作，比如考虑伽马射线暴的位置误差后再找多极矩的方向，考虑伽马射线暴的子分布对结果的影响。

关键词：伽马射线暴宇宙学宇宙学参数微波背景辐射角分布

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伽玛射线暴与宇宙学研究

伽玛射线暴与宇宙学研究

作者：杨朝雄云南师范大学

学位级别：硕士

伽玛射线暴(Gamma Ray Bursts)简称伽玛暴(GRBs),是当今天体物理领域中最重要和最热门的研究领域之一。在过去的十几年里,伽玛暴的研究取得巨大的进展:其中长暴(持续时标大于2秒的暴)被认为起源于大质量恒星的塌缩死亡,越来越多的观测... 详细信息

伽玛射线暴(Gamma Ray Bursts)简称伽玛暴(GRBs),是当今天体物理领域中最重要和最热门的研究领域之一。在过去的十几年里,伽玛暴的研究取得巨大的进展:其中长暴(持续时标大于2秒的暴)被认为起源于大质量恒星的塌缩死亡,越来越多的观测证据表明,长时标伽玛暴与恒星形成区、甚至可能与超新星成协;2005年以来短时标伽玛暴(持续时标短于2秒)之谜也开始被解开,短暴的双中子星合并模型也得到观测支持。最近,Swift卫星还观测几个红移值高于6.0的伽玛暴(GRB 050904红移值6.29;GRB 060116红移值6.6;GRB 080913红移值6.7),这标志着伽玛暴开始成为研究高红移宇宙学的探针。本文笔者在收集了69个带红移值、余辉衰减指数和峰值能量的伽玛暴基础上,探讨γ暴的红移值与能量、红移值与余辉衰减指数的相关性。

关键词： γ暴宇宙学红移值余辉衰减指数相关性

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基于推广的Proca理论的宇宙学

基于推广的Proca理论的宇宙学

作者：井云龙上海师范大学

学位级别：硕士

自1998年,大量的天文观测如SNe Ia、WMAP,SDSS等发现我们的宇宙正处于加速膨胀阶段。为了解释这一现象,物理学家提出了多种理论方案,其中包括新近提出的基于推广的Proca理论的宇宙模型。该模型中有质量矢量场自然地实现宇宙加速膨胀而... 详细信息

自1998年,大量的天文观测如SNe Ia、WMAP,SDSS等发现我们的宇宙正处于加速膨胀阶段。为了解释这一现象,物理学家提出了多种理论方案,其中包括新近提出的基于推广的Proca理论的宇宙模型。该模型中有质量矢量场自然地实现宇宙加速膨胀而无需引入其它额外的奇异组份。本文采用了动力学分析法与Statefinder诊断法对该宇宙模型的演化轨迹进行研究。第一章,对现代宇宙学中重大的观测事实及理论发展进行回顾,介绍了若干加速膨胀宇宙模型及存在的问题。第二章,介绍了描述有静质量光子的Proca理论,以及海森堡(***)提出的推广的Proca理论,这个理论的作用量包含了矢量场导数自相互作用项。第三章,介绍定性研究微分方程组解性质的动力学分析法和能将不同加速膨胀宇宙模型区分开来的Statefinder诊断法;第四章,首先应用动力学分析法对两个不同模型参数n(其中n分别取0.254和0.16)的基于推广的Proca理论的宇宙模型的演化轨迹进行研究,得到的两相图均表明宇宙依次经历了辐射主导时期、物质主导时期,和矢量场主导的宇宙加速膨胀时期;其次,应用Statefinder诊断法对两个不同n的基于推广的Proca理论的宇宙学模型进行进一步研究。结果表明两者的q-r图和s-r图均表明宇宙经历了减速膨胀阶段和加速膨胀阶段,且在宇宙晚期均趋向于ΛCDM点,这些结果与动力学分析的结果一致,但n=0.16的q-r图和s-r图的曲线演化比n=0.254的q-r图和s-r图的曲线演化更为复杂。第五章,对本文主要工作进行总结与展望。

关键词：动力学分析 Statefinder诊断法宇宙学推广的Proca理论

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现代宇宙学中若干问题的研究

现代宇宙学中若干问题的研究

作者：李留记北京工业大学

学位级别：硕士

现代宇宙学的主要研究目标是时空的大尺度结构和宇宙的演化。在本论文中,我们首先回顾了现代宇宙学从20 世纪初到现在的发展历程,然后综述了重要的天文观测,例如星系红移,宇宙微波背景(CMB)辐射等, 这些天文观测的结果证实了宇宙学的理... 详细信息

现代宇宙学的主要研究目标是时空的大尺度结构和宇宙的演化。在本论文中,我们首先回顾了现代宇宙学从20 世纪初到现在的发展历程,然后综述了重要的天文观测,例如星系红移,宇宙微波背景(CMB)辐射等, 这些天文观测的结果证实了宇宙学的理论基础。接着我们综述了现代宇宙学的标准模型-Friedmann 宇宙模型。该模型是建立在广义相对论的基础上,遵从了宇宙学原理,构造了宇宙的演化方式。同时,也总结了标准模型中的一些基本问题,并且介绍了已经被广为接受的早期宇宙的暴涨模型。对于当前宇宙学所面临的宇宙学常数问题,提出了一种新的解释。在该解释中,我们考虑了一个存在额外维的时空,并将该时空的引力作用量中导出的4维时空和额外的空间维度之间的作用项解释为宇宙学常数,不仅给出了合理的宇宙学常数的来源,对于一个存在3 个额外维度的简单的模型计算表明,这种解释可以得到一个和实验观测相一致的宇宙学常数。另一方面,这样的解释也和最近在超弦理论中提出的可能存在无限大维度的思想相一致。考虑一个一般的n 维时空,导出了有额外维度贡献的新Friedmann 方程,并在继续考虑宇宙学常数的基础上,得到了一个联系额外维度尺度和普通3 维空间尺度的方程,在考虑没有物质的情况下,得到了3 维空间标度因子和额外维空间标度因子的解。在将通常的宇宙学参数用额外维度的标度因子表示后,讨论了这些参数的取值,从而得出和观测相一致的结果。

关键词：宇宙学额外维度宇宙学常数问题 Friedmann 方程