阿蘭·古斯
阿蘭·哈維·古斯(英語:Alan Harvey Guth,1947年2月27日—)是一名美國理論物理學家、宇宙學家,麻省理工學院教授,宇宙學中暴脹模型的創立者。
阿蘭·古斯 Alan Guth | |
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![]() 攝於2007年 | |
出生 | ![]() | 1947年2月27日
母校 | 麻省理工學院 |
知名於 | 宇宙暴脹模型 博德-古斯-維連金定理 |
配偶 | Susan Tisch(1971年結婚) |
兒女 | 2名,包括拉里·古斯 |
獎項 | 麻省理工學院科學獎 奧斯卡·克萊因獎章 (1991) 富蘭克林獎章 艾薩克·牛頓獎章(2009) 狄拉克獎章 格魯伯宇宙學獎 (2004) 基礎物理學突破獎 (2012) 科維理獎(2014) |
科學生涯 | |
研究領域 | 宇宙學、理論物理學、粒子物理 |
機構 | 普林斯頓大學 哥倫比亞大學 康奈爾大學 斯坦福直線加速器中心 麻省理工學院 |
博士導師 | 法蘭西斯·E·羅 |
受影響自 | 羅伯特·迪克 |
生平
編輯1947年,古斯出生在美國新澤西州布倫斯威克,三年後古斯一家遷到新澤西州的高地公園,古斯在那裡上了中學。1964年,古斯進入麻省理工學院就讀,先後獲得物理學學士和碩士學位,1972年獲得理論粒子物理學博士學位。隨後古斯在普林斯頓大學、哥倫比亞大學、康奈爾大學和斯坦福直線加速器中心從事過一些短期工作。1979年春天,正在康奈爾大學工作的古斯聽取了羅伯特·迪克的一個關於宇宙學平坦性問題的報告,從此將研究方向轉向宇宙學[1][2]。
1979年12月,正在斯坦福大學工作的古斯形成了有關暴脹的思想,認為宇宙在極早期(大約10-35秒到10-33秒)經歷了一個短期的加速膨脹階段,並發現視界問題和觀測不到磁單極的問題都能夠通過暴脹得以解決。他把這個思想稱為「驚人的悟覺」。暴脹思想一經提出就在宇宙學界引起巨大轟動,古斯也因此被聘為麻省理工學院物理系的客座副教授。1981年古斯正式發表了他的第一個暴脹模型,6月轉為正式副教授。
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]
古斯由於對暴脹的研究而獲得1996年的愛丁頓獎章和2002年的狄拉克獎章、2014年科維理獎[14]。目前古斯在麻省理工學院擔任維克多·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。
研究
編輯在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·溫伯格的演講[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和強相互作用。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·彭齊亞斯和羅伯特·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:一個視界問題和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·科爾曼和埃里克·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]。
獎項和榮譽
編輯古斯在麻省理工學院擔任維克托·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、2009年艾薩克·牛頓獎章(英國物理學院頒發)。
著作
編輯- Alan Guth,"The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins". 1998. ISBN 0201328402
參閱
編輯參考資料
編輯- ^ Guth, Alan H., The Inflationary Universe, Reading, Massachusetts: Perseus Books, 1997, ISBN 0-201-14942-7
- ^ SLAC seminar, "10-35 seconds after the Big Bang", 23 January 1980. see Guth (1997), pg 186
- ^ Staff. BICEP2 2014 Results Release. National Science Foundation. 17 March 2014 [18 March 2014]. (原始內容存檔於2018-09-28).
- ^ Clavin, Whitney. NASA Technology Views Birth of the Universe. NASA. 17 March 2014 [17 March 2014]. (原始內容存檔於2019-05-20).
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|arxiv=
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- ^ Boston Globe photos of winning entry. [2016-02-20]. (原始內容存檔於2016-03-04).
外部連結
編輯- 阿蘭·古斯主頁 (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- MIT Center for Theoretical Physics (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- Alan Guth - "Eternal inflation: Successes and questions"
- The Growth of Inflation, Symmetry magazine, December 2004/January 2005
- Guth's Grand Guess (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館), Discover magazine, April 2002
- Additional photo
- Inflationary spacetimes are not past-complete (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)