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超新星爆发及宇宙加速膨胀
——2011年度诺贝尔物理学奖简介

2011-08-16韩锋

物理通报 2011年11期

韩 锋

(广西河池学院物理与电子工程系 广西 河池 546300)

2011年度的诺贝尔物理学奖授给了三位天体物理学家,以表彰他们在天体物理学方面的卓越成就:通过观测超新星爆发,发现了宇宙的加速膨胀.这三位天体物理学家是美国加州大学伯克利分校的S·佩尔马特(S.Perlmutter,图1),他领导了1988年启动的“超新星宇宙学项目”;澳大利亚国立大学的B·施密特(B.Schmidt,图2),他领导了1994年启动的“高红移超新星研究组”;美国霍普金斯大学的A·里斯(A.Riess,图3),他对有关观测数据进行了系统分析.

图1 S·佩尔马特

图2 B·施密特

图3 A·里斯

1 爱因斯坦的静态宇宙模型

当初,爱因斯坦设想的宇宙,应该是静态的,而且是有限无边的,有正的常曲率.它的二维类比就是球面,这样的模型当然是最简单的,而这才符合爱因斯坦心目中的美学理想.为了做到这一点,他在宇宙的引力场方程中加了一个含“宇宙常量”的项Λgμν,成为

因为如果没有这一项,宇宙中物质之间的万有引力会使得整个宇宙整体收缩而不稳定,代表斥力的这一项加进去,就可以抵消这种收缩而使其处于静态.这一项被叫做宇宙项,Λ就叫做宇宙常量.

2 宇宙膨胀的发现

后来,苏联科学家弗里德曼(A.A.Friedmann)对爱因斯坦宇宙的引力场方程进行了理论分析,指出爱因斯坦设想的宇宙方程是不稳定的,引力场方程的解是动态的,要么膨胀,要么收缩.1927年美国天文学家哈勃(E.P.Hub ble)通过长期天文观测,发现了河外星系的谱线红移,根据多普勒效应,这种谱线红移,说明……

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