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阿兰·古斯

阿兰·哈维·古斯（英语：Alan Harvey Guth，1947年2月27日—）是一名美国理论物理学家、宇宙学家，麻省理工学院教授，宇宙学中暴胀模型的创立者。

阿兰·古斯
Alan Guth
摄于2007年
出生 (1947-02-27) 1947年2月27日（77岁）
 美国新泽西州布伦斯威克
母校麻省理工学院
知名于宇宙暴胀模型
博德-古斯-维连金定理（英语：Borde–Guth–Vilenkin theorem）
配偶Susan Tisch（1971年结婚）
儿女2名，包括拉里·古斯（英语：Larry Guth）
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(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
麻省理工学院
博士导师法兰西斯·E·罗（英语：Francis E. Low）
受影响自罗伯特·迪克

生平

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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、康奈尔大学和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

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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和强相互作用。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·彭齐亚斯和罗伯特·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

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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

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

参阅

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参考资料

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  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]. （原始内容存档于2018-09-28）. 
  4. ^ Clavin, Whitney. NASA Technology Views Birth of the Universe. NASA. 17 March 2014 [17 March 2014]. （原始内容存档于2019-05-20）. 
  5. ^ Overbye, Dennis. Space Ripples Reveal Big Bang’s Smoking Gun. The New York Times. 17 March 2014 [17 March 2014]. （原始内容存档于2018-06-14）. 
  6. ^ Overbye, Dennis. Ripples From the Big Bang. New York Times. 24 March 2014 [24 March 2014]. （原始内容存档于2018-07-09）. 
  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2014-03-17）. 
  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]. （原始内容存档于2014-06-22）. 
  10. ^ Amos, Jonathan. Cosmic inflation: Confidence lowered for Big Bang signal. BBC News. 19 June 2014 [20 June 2014]. （原始内容存档于2014-06-21）. 
  11. ^ 存档副本. [2016-02-20]. （原始内容存档于2014-06-23）. 
  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  . （原始内容存档于2019-05-02）. 
  13. ^ Overbye, Dennis. Study Confirms Criticism of Big Bang Finding. New York Times. 22 September 2014 [22 September 2014]. （原始内容存档于2018-06-14）. 
  14. ^ 14.0 14.1 2014 Astrophysics Citation. The Kavli Foundation. The Kavli Foundation. [27 July 2014]. （原始内容存档于2014-07-14）. 
  15. ^ Timothy Ferris. Coming of Age in the Milky Way, p. 356 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  16. ^ Swidey, Neil. Alan Guth: What made the Big Bang bang. The Boston Globe. 2 May 2014 [14 July 2015]. （原始内容存档于2019-02-27）. 
  17. ^ The Self-Reproducing Inflationary Universe （页面存档备份，存于互联网档案馆） 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. [2016-02-20]. （原始内容存档于2016-03-04）. 

外部链接

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