当物理遇到宇宙中科院上海天文台张鹏杰.pptVIP

科大交叉学科理论研究中心，2008 Confronting physics with the cosmos 张鹏杰 中科院上海天文台 报告概要 天文学的历史巨变 困惑 机遇 当物理遇到宇宙 宇宙初条件 宇宙学原理？ 物理规律 Testing general relativity in the cosmos 时空维度 场方程 天文学的转变 Laboratories in the cosmos In observational astronomy, nothing is impossible(1) CMB （1978 and 2006 Nobel prizes)(2) Weak lensing. Measure images of million galaxies billions of light years away at 1% accuracy They make dark energy luminous Cluster abundace Type Ia supernovae Weak gravitational lensing Peculiar velocity (bulk flow) Baryon acoustic oscillation CMB mid-90s 1998- 2000- 2001- 2005- 2000：Boomerang、Maxima和宇宙平坦性 2002：DASI和CMB偏振 2003：WMAP和精确宇宙学 2003： ISW效应 2007：CMB lensing 二十一世纪的十一个问题 报告概要 天文学的历史转变 困惑 机遇 当物理遇到宇宙 宇宙初条件 宇宙学原理？ 物理规律 Testing general relativity in the cosmos 时空维度 场方程 宇宙初始条件 伽利略时代：物理学的里程碑 意识到初始条件和物理规律的区别 通过物理实验设定初始条件 物理规律才可能从变化多端的物理现象中分离出来！ 同样的革命正在天文领域发生！ 天文学：无法设定宇宙初始条件 但是当代天文学能够直接观测宇宙的初始条件！感谢保存在时间里的宇宙化石！ 宇宙原初扰动是高斯、绝热、接近标度不变的吗？ 对标度不变的偏离 非高斯性（？） 非绝热性（？） 宇宙学原理？ 宇宙学原理 我们在宇宙中的位置 哥白尼原理：宇宙没有中心 宇宙学原理：宇宙不仅仅没有中心（均匀的），而且是各向同性的。这个宇宙由FRW模型描述 我们能够检验这个基本原理或者基本假设吗？ CMB The kinetic Sunyaev Zeldovich effect Other probes 这个基本原理的破坏会导致什么？ Dark energy as an illusion 各向同性的宇宙 CMB观测表明，宇宙在统计上是各向同性的。 有争议！ The LTB universe Lemaitre-Tolman-Bondi model The universe is onion-like Mass distribution is isotropic with respect to the center But varies along the radial direction We live near the center Isotropic with respect to us (and only to us) LTB: cosmic accelaration without dark energy Moving mirrors: the kinetic Sunyaev Zeldovich effect 物质随动参考系 报告概要 天文学的历史转变 困惑 机遇 当物理遇到宇宙 宇宙初条件 宇宙学原理？ 物理规律 Testing general relativity in the cosmos 时空维度 场方程 General relativity and GR testsfrom ~10^-5 m to ~10^13 m 额外维度（1）：引力波 Independent methods to measure the distances. D(EM): from EM waves (SN, BAO, maser, etc) D(GW): from gravitational waves (GW) If gravity is GR in 4D, then D(GW)=D(EM) Otherwise, interesting things can happen Example: if GW can leak into the 5th dimension, as in 5D braneworld DGP, D(GW