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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
攝於2007年
出生 (1947-02-27) 1947年2月27日（77歲）
 美國新澤西州布倫斯威克
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（英語：Borde–Guth–Vilenkin theorem）
配偶Susan Tisch（1971年結婚）
兒女2名，包括拉里·古斯（英語：Larry Guth）
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（英語：Francis E. Low）
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）。

阿蘭·古斯在2005年贏得由波士頓環球報主辦最凌亂辦公室獎，但阿蘭·古斯對於獲獎頗為自豪[20][21]。

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

  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]. （原始內容存檔於2018-09-28）. 
  4. ^ 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）. 
  5. ^ Overbye, Dennis. Space Ripples Reveal Big Bang’s Smoking Gun. The New York Times. 17 March 2014 [17 March 2014]. （原始內容存檔於2018-06-14）. 
  6. ^ Overbye, Dennis. Ripples From the Big Bang. New York Times. 24 March 2014 [24 March 2014]. （原始內容存檔於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   請檢查|arxiv=值 (幫助). （原始內容 (PDF)存檔於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]. （原始內容存檔於2014-06-22）. 
  10. ^ Amos, Jonathan. Cosmic inflation: Confidence lowered for Big Bang signal. BBC News. 19 June 2014 [20 June 2014]. （原始內容存檔於2014-06-21）. 
  11. ^ 存档副本. [2016-02-20]. （原始內容存檔於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  . （原始內容存檔於2019-05-02）. 
  13. ^ Overbye, Dennis. Study Confirms Criticism of Big Bang Finding. New York Times. 22 September 2014 [22 September 2014]. （原始內容存檔於2018-06-14）. 
  14. ^ 14.0 14.1 2014 Astrophysics Citation. The Kavli Foundation. The Kavli Foundation. [27 July 2014]. （原始內容存檔於2014-07-14）. 
  15. ^ Timothy Ferris. Coming of Age in the Milky Way, p. 356 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  16. ^ Swidey, Neil. Alan Guth: What made the Big Bang bang. The Boston Globe. 2 May 2014 [14 July 2015]. （原始內容存檔於2019-02-27）. 
  17. ^ The Self-Reproducing Inflationary Universe （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 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]. （原始內容存檔於2016-03-04）. 

外部連結 編輯

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