阿兰·古斯

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阿兰·古斯
Alan Harvey Guth
AlanGuthCambridge.jpg
2007年的阿兰·古斯
出生 (1947-02-27) 1947年2月27日(69歲)
美國新澤西州布倫斯威克
居住地 美国
国籍 美国
研究領域 宇宙学, 理论物理学, 粒子物理
机构 普林斯顿大学
哥伦比亚大学
康奈尔大学
斯坦福直线加速器中心
MIT
母校 麻省理工学院
博士導師 法蘭西斯·羅(Francis E. Low)
知名于 宇宙暴脹
受影响于 罗伯特·狄克
著名獎項

麻省理工学院科學獎
奧斯卡·克萊因獎章 (1991)
富蘭克林獎章
艾薩克·牛頓獎章(Isaac Newton Medal)(2009)
狄拉克奖章
格魯博獎(Gruber Prize in Cosmology) (2004)
基礎物理學突破獎 (2012)

卡弗里奖(Kavli Prize) (2014)

阿兰·哈维·古斯Alan Harvey Guth,1947年2月27日),美国理论物理学家、宇宙学家,麻省理工学院教授,宇宙学暴脹模型的创立者。

1947年,古斯出生在美国新泽西州布伦斯威克,三年后古斯一家迁到新泽西州的高地公园,古斯在那里上了中学。1964年,古斯进入麻省理工学院就读,先后获得物理学学士和硕士学位,1972年获得理论粒子物理学博士学位。随后古斯在普林斯顿大学哥伦比亚大学康奈尔大学斯坦福直线加速器中心从事过一些短期工作。1979年春天,正在康奈尔大学工作的古斯听取了罗伯特·狄克的一个关于宇宙学平坦性问题的报告,从此将研究方向转向宇宙学[1][2]

1979年12月,正在斯坦福大学工作的古斯形成了有关暴脹的思想,认为宇宙在极早期(大约10-35秒到10-33秒)经历了一个短期的加速膨胀阶段,并发现视界问题和观测不到磁单极的问题都能够通过暴脹得以解决。他把这个思想称为“惊人的悟觉”。暴脹思想一经提出就在宇宙学界引起巨大轰动,古斯也因此被聘为麻省理工学院物理系的客座副教授。1981年古斯正式发表了他的第一个暴脹模型,6月转为正式副教授。

2014年3月17日,BICEP2科學家團隊宣佈在B模功率譜中可能探測到暴脹所產生的重力波。這為暴脹理論提供了強烈的證據,對於標準宇宙學來說是一項重要的發現 。[3][4][5][6][7]可是,BICEP2團隊於6月19日在《物理評論快報》發佈的論文承認,觀測到的信號可能大部分是由銀河系塵埃的前景效應造成的,對於這結果的正確性持保留態度。[8][9][10]必需要等到十月份普朗克衛星數據分析結果發佈之後,才可做定論。[11]9月19日,在對普朗克衛星數據進行分析後,普朗克團隊發佈報告指出,銀河系內塵埃也可能會造成這樣的宇宙信號,但是並沒有排除測量到有意義的宇宙信號的可能性。[12][13]

古斯由于对暴脹的研究而获得1996年的爱丁顿奖章和2002年的狄拉克奖章、2014年卡弗里奖(Kavli Prize)[14]。目前古斯在麻省理工学院担任维克多·魏斯科普夫(Victor F.Weisskopf)物理讲座教授,并继续研究暴脹模型的各种推论。

研究[编辑]

在1978年,古思在康乃爾大學發生首度發展宇宙暴漲理論,當時他參加了美國物理學家羅伯特·迪克(Robert Henry Dicke)有關宇宙學平坦性問題的演講[15]。迪克認為平坦性問題是宇宙大爆炸理論無法解決的難題之一。宇宙的命運取決於密度,如果密度夠大,將會坍塌成一個奇點,反之若密度低於臨界密度,宇宙會越來越大。

古思在1979年參加史蒂文·温伯格的演講[16],溫伯格於1974年提出了最早的SU(5)大統一理論,統一了電弱相互作用強相互作用。在非常高溫的情況下(例如大爆炸),電磁力、強力與弱力將融合為單一一種力。

古斯提出,當早期宇宙溫度下降時,它正處於一個具有高能量密度的假真空當中,而假真空與宇宙常數的效應十分相似。極早期宇宙在降溫的時候,它處於一種過冷狀態。要從該狀態衰變出來,必須經過量子穿隧所造成的宇宙泡成核過程。真真空泡沫在假真空背景中自發形成,並迅速開始以光速膨脹。古斯意識到這一模型的問題:其再加熱過程並不正確。當宇宙泡成核時,它並沒有產生任何輻射;輻射只是在泡沫壁碰撞時才會產生。但為了解決初始條件問題,暴脹持續的時間必須足夠長,這時泡沫碰撞的機率就已經降到很低的程度。這樣的宇宙就不會充斥著輻射。

阿諾·彭齊亞斯羅伯特·威爾遜於1964年發現宇宙微波背景輻射後,科學家發現它非常均勻,幾乎沒有變化。這種現象導致難題出現,因為宇宙中兩個相隔遙遠的區域沒有機會彼此接觸,卻仍然具有相同的溫度,這種接觸需要信息的傳遞,但是傳遞速度不能超過光速,因此這一情況成為標準大爆炸模型的難題之一。阿蘭·古斯藉由宇宙暴脹解決這項矛盾,他認為早期宇宙經歷過空間膨脹呈加速度狀態的過程,因為早期宇宙所有區域皆相互聯繫,於是宇宙膨脹之後同質化中從未斷。

1980年1月,阿蘭·古斯在SLAC國家加速器實驗室研討會公佈他對宇宙暴漲的想法,他解決大統一理論中充斥著磁單極子的問題。同年8月,他在物理評論提出論文,標題為「宇宙暴漲:一個視界問題平坦性問題可能的解決方案。」

1981年12月,阿蘭·古斯讀到莫斯科物理學家安德烈·林德的論文,他認為整個宇宙包覆在一個泡沫內,所以沒有認為物質被泡沫壁碰撞摧毀。這個結論來自西德尼·科尔曼埃里克·溫伯格提出的希格斯場與能量圖。

1983年,阿蘭·古斯發表論文,解釋暴脹模型[14][17][18]。然而他仍堅持早期宇宙的空間膨脹呈加速度狀態[19]

榮譽[编辑]

古斯在麻省理工學院擔任维克托·魏斯科普夫(Victor F.Weisskopf)物理講座教授,並繼續研究暴脹模型的各種推論。到目前為止,他撰寫了約60篇論文,內容包含宇宙暴漲影響及其與粒子物理之相互作用。他已經贏得許多獎項,包括國際理論物理中心獎章、1996年愛丁頓獎章(與安德烈·林德和保羅·斯坦哈特共同獲得)、2009年艾薩克·牛頓獎章(英國物理學院頒發)。

阿蘭·古斯在2005年贏得由波士頓環球報主辦最凌亂辦公室獎,但阿蘭·古斯對於獲獎頗為自豪[20][21]

著作[编辑]

  • Alan Guth,"The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins". 1998. ISBN 0201328402

参阅[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ Guth, Alan H., The Inflationary Universe, Reading, Massachusetts: Perseus Books, 1997, ISBN 0-201-14942-7 
  2. ^ SLAC seminar, "10-35 seconds after the Big Bang", 23 January 1980. see Guth (1997), pg 186
  3. ^ Staff. BICEP2 2014 Results Release. National Science Foundation. 17 March 2014 [18 March 2014]. 
  4. ^ Clavin, Whitney. NASA Technology Views Birth of the Universe. NASA. 17 March 2014 [17 March 2014]. 
  5. ^ Overbye, Dennis. Space Ripples Reveal Big Bang’s Smoking Gun. The New York Times. 17 March 2014 [17 March 2014]. 
  6. ^ Overbye, Dennis. Ripples From the Big Bang. New York Times. 24 March 2014 [24 March 2014]. 
  7. ^ Ade, P. A. R.; Aikin, R. W.; Barkats, D.; Benton, S. J.; Bischoff, C. A.; Bock, J. J.; Brevik, J. A.; Buder, I.; Bullock, E.; Dowell, C. D.; Duband, L.; Filippini, J. P.; Fliescher, S.; Golwala, S. R.; Halpern, M.; Hasselfield, M.; Hildebrandt, S. R.; Hilton, G. C.; Hristov, V. V.; Irwin, K. D.; Karkare, K. S.; Kaufman, J. P.; Keating, B. G.; Kernasovskiy, S. A.; Kovac, J. M.; Kuo, C. L.; Leitch, E. M.; Lueker, M.; Mason, P.; Netterfield, C. B.; Nguyen, H. T.; O'Brient, R.; Ogburn, R. W. IV; Orlando, A.; Pryke, C.; Reintsema, C. D.; Richter, S.; Schwartz, R.; Sheehy, C. D.; Staniszewski, Z. K.; Sudiwala, R. W.; Teply, G. P.; Tolan, J. E.; Turner, A. D.; Vieregg, A. G.; Wong, C. L.; Yoon, K. W. BICEP2 I: Detection of B-mode Polarization at Degree Angular Scales (PDF). 17 March 2014. arXiv:submit/0934323 请检查|arxiv=值 (帮助). 
  8. ^ Ade, P.A.R. et al (BICEP2 Collaboration). Detection of B-Mode Polarization at Degree Angular Scales by BICEP2. Physical Review Letters. 19 June 2014, 112: 241101. arXiv:1403.3985. doi:10.1103/PhysRevLett.112.241101. 
  9. ^ Overbye, Dennis. Astronomers Hedge on Big Bang Detection Claim. New York Times. 19 June 2014 [20 June 2014]. 
  10. ^ Amos, Jonathan. Cosmic inflation: Confidence lowered for Big Bang signal. BBC News. 19 June 2014 [20 June 2014]. 
  11. ^ [1]
  12. ^ Planck Collaboration Team. Planck intermediate results. XXX. The angular power spectrum of polarized dust emission at intermediate and high Galactic latitudes. ArXiv. 19 September 2014 [22 September 2014]. arXiv:1409.5738. 
  13. ^ Overbye, Dennis. Study Confirms Criticism of Big Bang Finding. New York Times. 22 September 2014 [22 September 2014]. 
  14. ^ 14.0 14.1 2014 Astrophysics Citation. The Kavli Foundation. The Kavli Foundation. [27 July 2014]. 
  15. ^ Timothy Ferris. Coming of Age in the Milky Way, p. 356
  16. ^ Swidey, Neil. Alan Guth: What made the Big Bang bang. The Boston Globe. 2 May 2014 [14 July 2015]. 
  17. ^ The Self-Reproducing Inflationary Universe by Andrei Linde, Scientific American, Volume 9, Issue 1 (1998) 98-104.
  18. ^ Guth, Alan H.; Weinberg, Erick J. Could the universe have recovered from a slow first-order phase transition?. Nuclear Physics B: 321–364. Bibcode:1983NuPhB.212..321G. doi:10.1016/0550-3213(83)90307-3. 
  19. ^ GUTH, ALAN H. The New Inflationary Universe. Annals of the New York Academy of Sciences: 1–14. Bibcode:1984NYASA.422....1G. doi:10.1111/j.1749-6632.1984.tb23336.x. 
  20. ^ Alexander Vilenkin, Many Worlds in One: The Search for Other Universes, ISBN 978-0-8090-9523-0, page 51 for photo'.
  21. ^ Boston Globe photos of winning entry

外部链接[编辑]