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阿兰·古斯

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阿兰·古斯
Alan Guth
2007年的阿兰·古斯
出生 (1947-02-27) 1947年2月27日72岁)
 美国新泽西州布伦斯威克
居住地  美国
国籍  美国
母校 麻省理工学院
知名于 宇宙暴胀
奖项

麻省理工学院科学奖
奥斯卡·克莱因奖章 (1991)
富兰克林奖章
艾萨克·牛顿奖章(2009)
狄拉克奖章
格鲁伯宇宙学奖 (2004)
基础物理学突破奖 (2012)

科维理奖(Kavli Prize) (2014)
科学生涯
研究领域 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
博士导师 法兰西斯·罗(Francis E. Low)
受影响于 罗伯特·迪克

阿兰·哈维·古斯(英语: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,宇宙学暴胀模型的创立者。

生平

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·迪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胀的思想,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胀得以解决。他把这个思想称为“惊人的悟觉”。暴胀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胀模型,6月转为正式副教授。

2014年3月17日,BICEP2科学家团队宣布在B模功率谱中可能探测到暴胀所产生的重力波。这为暴胀理论提供了强烈的证据,对于标准宇宙学来说是一项重要的发现 。[3][4][5][6][7]可是,BICEP2团队于6月19日在《物理评论快报》发布的论文承认,观测到的信号可能大部分是由银河系尘埃的前景效应造成的,对于这结果的正确性持保留态度。[8][9][10]必需要等到十月份普朗克卫星数据分析结果发布之后,才可做定论。[11]9月19日,在对普朗克卫星数据进行分析后,普朗克团队发布报告指出,银河系内尘埃也可能会造成这样的宇宙信号,但是并没有排除测量到有意义的宇宙信号的可能性。[12][13]

古斯由于对暴胀的研究而获得1996年的爱丁顿奖章和2002年的狄拉克奖章、2014年科维理奖[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,并继续研究暴胀模型的各种推论。

研究

在1978年,古思在康乃尔大学发生首度发展宇宙暴涨理论,当时他参加了美国物理学家罗伯特·迪克(Robert Henry Dicke)有关宇宙学平坦性问题的演讲[15]。迪克认为平坦性问题是宇宙大爆炸理论无法解决的难题之一。宇宙的命运取决于密度,如果密度够大,将会坍塌成一个奇点,反之若密度低于临界密度,宇宙会越来越大。

古思在1979年参加史蒂文·温伯格的演讲[16],温伯格于1974年提出了最早的SU(5)大统一理论,统一了电弱相互作用强相互作用。在非常高温的情况下(例如大爆炸),电磁力、强力与弱力将融合为单一一种力。

古斯提出,当早期宇宙温度下降时,它正处于一个具有高能量密度的假真空当中,而假真空与宇宙常数的效应十分相似。极早期宇宙在降温的时候,它处于一种过冷状态。要从该状态衰变出来,必须经过量子穿隧所造成的宇宙泡成核过程。真真空泡沫在假真空背景中自发形成,并迅速开始以光速膨胀。古斯意识到这一模型的问题:其再加热过程并不正确。当宇宙泡成核时,它并没有产生任何辐射;辐射只是在泡沫壁碰撞时才会产生。但为了解决初始条件问题,暴胀持续的时间必须足够长,这时泡沫碰撞的几率就已经降到很低的程度。这样的宇宙就不会充斥着辐射。

阿诺·彭齐亚斯罗伯特·威尔逊于1964年发现宇宙微波背景辐射后,科学家发现它非常均匀,几乎没有变化。这种现象导致难题出现,因为宇宙中两个相隔遥远的区域没有机会彼此接触,却仍然具有相同的温度,这种接触需要信息的传递,但是传递速度不能超过光速,因此这一情况成为标准大爆炸模型的难题之一。阿兰·古斯借由宇宙暴胀解决这项矛盾,他认为早期宇宙经历过空间膨胀呈加速度状态的过程,因为早期宇宙所有区域皆相互联系,于是宇宙膨胀之后同质化中从未断。

1980年1月,阿兰·古斯在SLAC国家加速器实验室研讨会公布他对宇宙暴涨的想法,他解决大统一理论中充斥着磁单极子的问题。同年8月,他在物理评论提出论文,标题为“宇宙暴涨:一个视界问题和平坦性问题可能的解决方案。”

1981年12月,阿兰·古斯读到莫斯科物理学家安德烈·林德的论文,他认为整个宇宙包覆在一个泡沫内,所以没有认为物质被泡沫壁碰撞摧毁。这个结论来自西德尼·科尔曼和埃里克·温伯格提出的希格斯场与能量图。

1983年,阿兰·古斯发表论文,解释暴胀模型[14][17][18]。然而他仍坚持早期宇宙的空间膨胀呈加速度状态[19]

奖项和荣誉

古斯在麻省理工学院担任维克托·魏斯科普夫(Victor F.Weisskopf)物理讲座教授,并继续研究暴胀模型的各种推论。到目前为止,他撰写了约60篇论文,内容包含宇宙暴涨影响及其与粒子物理之相互作用。他已经赢得许多奖项,包括国际理论物理中心奖章、1996年爱丁顿奖章、2009年艾萨克·牛顿奖章(英国物理学院颁发)。

阿兰·古斯在2005年赢得由波士顿环球报主办最凌乱办公室奖,但阿兰·古斯对于获奖颇为自豪[20][21]

著作

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

参阅

参考资料

  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). (原始内容 (PDF)存档于17 三月 2014). 
  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

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