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| 浮星槎 |
| 群山遥对酒。备青州，冰凌居里，跂呼星月。天涯比邻有清绝。何妨醉卧浮槎，一船酣梦扑蝴蝶。幼安同父齐相邀，问谁使君来愁绝？两三子，莫笑耶。
何必桑干方是远。怅青史、常使英雄，泪雨难歇。旌旗纷纷金鼓震，演出一场轰烈。何当痛饮黄龙府？如何王师望不见，岂庙堂遗策有神机。千载下，胸臆裂。
---调寄贺新郎●岳冰凌作 |
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| 负暄偶记9 |
| 2009-12-6 星期日(Sunday) 晴 |
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（9）
我有一个爱好到现在还顽固得保持着。我还是喜欢买书。
有的书，是原先看过，喜欢得紧，却没地方买的。例如《金瓯缺》，徐兴业先生的《金瓯缺》。我10年前在多伦多大学郑裕彤东亚图书馆看过，确切得说，是看过好几遍。我对宋史的兴趣，大概就是被这本书激发起来的。这本书绝版已久，除了电子版，我本来只有朋友在旧书摊上搜到的第二册。今年不一样了，我一下子有了八套，新的。这要多谢长江文艺出版社做了件大好事。8套书已经送出了3套，剩下几套，我慢慢等合适的人，慢慢送。稍微有点美中不足的是，不知何故，新版没有收录徐先生的巴黎通信，此种悲欢离合，大概就只有旧版读者有缘体会了。
有的书，原来没看过，现在应该看，却没有看。原因很简单，我早就堕落到不读书了。这些年买的书，命运大都如此，就当相逢恨晚吧。可是也没白买，以后慢慢看嘛，这样人生还有点想头。是很多想头，我书橱里的书，够我看好几辈子了。也许哪一天，哪一个阳光慵懒的下午，我会翻出我大部头的《会编》来，慢慢看。我都快忘记那些隐身于此的英雄了。
也不能太绝对。我偶尔还会读书。这些年旅途奔波，书多是在旅途中读的。前些年奶奶......
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| # posted by 浮星槎 @ 2009-12-06 20:55 评论(0) |
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| 弱引力透镜 |
| 2009-12-6 星期日(Sunday) 晴 |
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弱引力透镜宇宙学
Weak gravitational lensing cosmology
公元2000年，四个独立的科研团队在世界上首批成功测量到了随机天区中的弱引力透镜现象[1]。这些引力透镜信号非常微弱，只能通过统计方法从巨大的噪音中提取出来，所以被称为弱引力透镜。2000年的首批测量，标志着弱引力透镜宇宙学由理论研究阶段跨入观测应用阶段。无独有偶，宇宙微波背景的偏振（2002-）、重子声波振荡（2005-）、星系红移畸变（2001-）等宇宙学主要探针也都是在21世纪初首次成功探测，标志着精密宇宙学时代的开始。
引力透镜是广义相对论的基本预言之一。按照广义相对论，宇宙中的物质分布决定了宇宙的时空几何。一个直接推论就是，物质分布的不均匀性导致宇宙时空背景产生扰动，从而扰动了光线传播的时空测地线。结果就是背景天体（源）发出的光线被透镜天体导致的时空扰动偏折，由此发生的一系列现象跟光学透镜类似，因此被称为引力透镜。它造成源天体形状的改变（cosmic shear)、源天体数目密度的改变（cosmic magnification)、宇宙背景各......
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| # posted by 浮星槎 @ 2009-12-06 20:44 评论(0) |
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| 重子声波振荡 |
| 2009-12-6 星期日(Sunday) 晴 |
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重子声波振荡和精密宇宙学
Baryon acoustic oscillations and precision cosmology
公元2005年，D.Eisenstein等人对斯隆星系巡天中分布于2 巨大体积里的约4.7万个亮红星系完成了成团性分析 。成团性分析常用的数学工具是关联函数，描述距离为r的星系对的数目相对于均匀样本的偏离。数据显示，关联函数随着r减小，表示宇宙在大尺度上趋向于均匀。然而，在r=100Mpc/h附近，关联函数出现了一个明显的鼓包[1]。这个鼓包的来源，就是重子声波振荡。鼓包的位置，即约100Mpc/h，就是宇宙的声视界 。这是一把宇宙学家梦寐以求的标准量天尺。
宇宙早期温度高，所以重子是完全电离的。因为密度高，光子和电子通过逆康普顿散射紧密耦合在一起，电子和离子通过库伦散射和复合-电离过程紧密耦合在一起。因此重子和光子可以当成一个统一的流体，即重子-光子流体来处理。在宇宙早期，该流体是相对论性的，声速（即扰动传播的速度）很大，是光速的58%（1/√3)。随着宇宙膨胀，温度降低，物质变为非相对论性。但是由于辐射和物......
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| # posted by 浮星槎 @ 2009-12-06 20:44 评论(0) |
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MACHOs和微引力透镜
MACHOs and microlensing
星系旋转曲线等确凿的观测证据表明，星系中存在大量的不发光物质。这些不发光物质，分布在大致是球形的星系暗晕(halo)中,不仅仅总质量比发光的恒星和星云的总质量高约一个量级，分布范围也远远超过可见物质的分布。这些不发光物质，即暗物质，是什么？关于这个天体物理基本问题，有两类可能答案。一类是微弱作用有质量粒子（weakly interacting massive particles, WIMPs），即非重子暗物质，主要指非粒子物理标准模型粒子，例如超对称模型中的neutralino。一类是大质量致密晕天体（massive compact halo objects, MACHOs ）,例如恒星的死亡产物白矮星、中子星和黑洞以及褐矮星和类木行星等极其暗淡的天体。
因为不发光或者极其暗淡，WIMPs和MACHOs的直接探测是极其困难的，甚至是不可能的。但是，仍然有可能通过间接的方法来检验它们的存在，从而理解暗物质的本质。MACHOs会造成一种特殊的引力透镜现象，即微引力透镜。20世纪90年代以来，有一系列天文试验（MACHO、EROS、OGLE等）致力于通过微引力透镜来探测MACHOs。这些结果，排除了MACHOs构成暗物质主体的可能，是支持非重子暗物质的有力证据。
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| # posted by 浮星槎 @ 2009-12-06 20:43 评论(0) |
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宇宙微波背景辐射的偏振
Polarization of the cosmic microwave background
宇宙微波背景辐射是探索极早期宇宙的窗户。通过微波背景上微小的温度扰动，我们知道宇宙是平坦的，原初扰动是高斯的、绝热的、（几乎）标度不变的。暴胀理论成功得解释或预言了所有这些观测结果。但是，更严格的检验来自于微波背景的偏振。目前，暴胀理论也通过了偏振的检验。
我们看到的宇宙微波背景辐射温度各向异性图是宇宙诞生约40万年的照片。微波背景的E偏振则不仅仅记录下此时的宇宙形态，而且还保留了宇宙诞生十亿年左右的再电离时代的信息。而B偏振则记录下了极早期（～ 秒）宇宙的珍贵信息。偏振的神奇能力来源于宇宙中自由电子对光子的汤姆逊散射（严格说，是逆康普顿散射）。
汤姆逊散射截面跟光的偏振方向有关，导致每束无偏振光经过散射后都会变成偏振光。但是自由电子散射的微波背景辐射光子不是从一个特定方向来的，而是从四面八方而来，散射后每束光的偏振方向也不一样。这些偏振能否抵消，取决于光子的分布。例如，无偏振光束A从-x轴方向入射，沿z轴出射，则只有y轴方向的偏振保留下来。无偏振光束B从-y轴方向入射，沿z轴出射，其偏振沿x轴方向。如果光束A和B能量相等，则两者的偏振相互抵消。可见，只有当光子本动分布的四极距 不为零（即光子本地分布存在90度的不对称性），才会有偏振（线偏振）保存下来。这就是微波背景偏振的来源。因为微波背景的黑体谱性质，光子本地分布可以用各个方向的温度来描述，所以文献中本地光子分布的四极距一般用本地温度的四级距描述。微波背景天空上的偏振有两个分量，可以按照对称性分解为所谓的E偏振和B偏振。
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| # posted by 浮星槎 @ 2009-12-06 20:42 评论(0) |
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| ISW效应 |
| 2009-12-6 星期日(Sunday) 晴 |
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积分Sachs-Wolfe效应
The integrated Sachs-Wolfe effect
宇宙不是完全均匀的，所以到处存在着引力势阱。当微波背景辐射的光子掉进引力势阱的时候就会获得能量，爬出这个势阱的时候就会损失能量。如果该势阱不随时间改变，正负抵消，光子的最终能量不会改变。在广义相对论加物质密度等于临界密度的平直宇宙学中，大尺度上-即线性区域里的引力势的确不随时间改变的，因此光子能量不变。但是，上述三个条件（平直宇宙、广义相对论、物质主导）的任何一个得不到满足 ，线性尺度上的引力势就会随时间改变，导致光子掉进势阱时获得的能量和爬出势阱时损失的能量不能严格抵消，光子能量改变，造成微波背景辐射温度的改变。这种新的微波背景各向异性，就是the integrated Sachs-Wolfe（ISW）效应，由天文学家R.K. Sachs和A.M. Wolfe于1967年提出[1]。因为该效应是光子路径上所有引力势变化的累加效应，所以称为积分Sachs-Wolfe效应，以便与由于光子最后散射面上引力势变化引起的微波背景温度扰动，即Sachs-Wolfe效应，相区分。ISW效应又分两类。早期ISW效应是由于宇宙早期最后散射面附近的辐射能量引起的。本文主要涉及宇宙晚期由于暗能量或者修改引力引起的晚期ISW效应。
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| # posted by 浮星槎 @ 2009-12-06 20:41 评论(0) |
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| SZ效应 |
| 2009-12-6 星期日(Sunday) 晴 |
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The Sunyaev-Zel’dovich效应
The Sunyaev Zel’dovich effect
宇宙微波背景辐射的各向异性存在不同来源。通常意义上的各向异性，即原初各向异性（primary anisotropies），来自红移1100左右的光子最后散射面，由该散射面上引力势、重子本动速度和绝热压缩等物理机制造成。在光子传播过程中产生的各向异性，被称作二阶各向异性（secondary anisotropies）。二阶各向异性中，在大角度上占主导的是the integrated Sachs-Wolfe效应（见本书《ISW效应》），在小角度上占主导的是the Sunyaev Zel’dovich effect(SZ效应)。
在光子从最后散射面向我们传播途中，存在10%左右的几率（即汤姆逊散射光学厚度）与自由电子发生逆康普顿散射。该散射一方面抹掉了原初各向异性，另一方面产生了新的各向异性。因为光子和自由电子能量不同，散射的结果是光子能量发生改变。由此造成的微波背景各向异性就是SZ效应。根据自由电子的能量来源，SZ效应分为热SZ效应、动......
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| # posted by 浮星槎 @ 2009-12-06 20:40 评论(0) |
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| 宇宙学原理 |
| 2009-12-6 星期日(Sunday) 晴 |
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这是为《一万个科学难题》天文卷撰写的稿件，共7篇。
宇宙学原理的检验
Testing the cosmological principle
当代标准宇宙学的几大基石是是宇宙学常数不为零的广义相对论、冷暗物质、粒子物理标准模型、暴涨理论和宇宙学原理。随着大规模巡天数据的积累和对宇宙学原理及其竞争假说的深入研究，该原理的检验在近年受到了越来越多的重视，并产生了一系列很有意义的研究结果。
宇宙学原理断言，在足够大的尺度上，宇宙是均匀而各向同性的。该原理既针对时空，又针对时空中的物质和结构。从哥白尼原理的人类信念出发，我们相信宇宙中没有特殊的位置，宇宙学原理看似非常自然。但是，从因果律的角度来讲，该原理很难令人接受，因为它要求宇宙中两个相距很远的区域同步演化。暴胀理论提供了一个可行的解决方案。在暴胀理论中，可观测宇宙是由宇宙中一块很小的区域经过指数膨胀而产生的，能够保证同步演化。
需要强调的是，该原理是在统计意义上成立的。如果宇宙学原理成立，星系的分布概率与位置无关（均匀）、与方向无关（各向同性）。如果我们在宇宙中的相同时刻任意......
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| # posted by 浮星槎 @ 2009-12-06 20:39 评论(0) |
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宇宙波澜之开天辟地 (《科学》约稿)
一， 乌云
20世纪70年代末，大爆炸宇宙学的天空上游荡着几朵乌云。
宇宙微波背景辐射的发现已经是10多年前的事情了，微波背景上由于地球运动引起的温度差异也已经在几年前探测到了。然而，微波背景原初各向异性，也就是必须存在、导致宇宙中结构形成的原初种子，却仍然是天外游龙，杳然无踪--人们在地面上、气球上、甚至间谍飞机上所做的一切努力都以失败告终。大爆炸的余辉均匀得令人惊讶，微波背景天空的任何区域都有着相同的温度。在传统大爆炸宇宙图像里，从宇宙诞生到背景微波辐射的诞生，不过短短一瞬，即使是光速也只能传播有限距离（即视界），宇宙微波背景上相隔超过2度的区域还没有来得及建立联系。两个没有因果联系的区域为什么会同步演化，产生相同的微波背景温度？
宇宙大尺度结构的观测也令人困惑。星系的分布和运动表明，我们这个宇宙的物质密度接近临界密度，也就是说，我们的宇宙在几何上，接近平直。这个结果看起来没有什么令人惊讶的地方。鉴于当时的观测数据相当粗糙，我们不妨用最最保守的态度看待......
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| # posted by 浮星槎 @ 2009-12-06 20:37 评论(0) |
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| 书和咖啡 |
| 2009-11-14 星期六(Saturday) 晴 |
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我需要书籍来提神，正如我需要咖啡来提神一样。最近倒是买了不少书，例如盼望了十年的《金瓯缺》终于再版了，我一下子买了八套。自己看，送人，自己看，高兴。
我最近读完的几本书，都是功成名就的天文学家写的。
《The very first light》
《Wrinkles in time》：两本都是写宇宙微波背景辐射的。2006年分享诺贝尔物理奖的两位，John Mather和George Smoot，各写一本；第一本透露的内幕多些，第二本文采好些。
《Extravagant universe》：Robert Kirshner，关于超新星和超新星宇宙学
《Endless universe》: Paul Steinhardt & Neil Turok，关于轮回宇宙的
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| # posted by 浮星槎 @ 2009-11-14 20:42 评论(0) |
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