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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

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

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

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

  • Alan Guth,"The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins". 1998. ISBN 0201328402

參閱

參考資料

  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

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