項目名稱： 宇宙起源與演化及相對論天體的研究

推薦單位： 上海市

項目簡介： 宇宙學(xué)已成為當(dāng)代基礎(chǔ)科學(xué)研究的最前沿方向之一，自二十世紀末以來，它已從純理論的科學(xué)變成了觀測的科學(xué)。本項目結(jié)合WMAP的最新觀測資料，開展了暗能量、宇宙加速膨脹、弦宇宙中暴漲模型、有限溫度下量子宇宙學(xué)、具有Tachyon場的經(jīng)典與量子蟲洞等方面的系列研究，得到了一批與當(dāng)前天文觀測符合得較好的理論成果。

自上世紀六十年代以來，黑洞以它特有的魅力吸引著一代又一代的人們對它進行探索和研究，歷時半個世紀而不衰。本項目屬于理論天體物理、廣義相對論和宇宙學(xué)學(xué)科范圍，是一項基礎(chǔ)理論研究。本項目對黑洞熵的統(tǒng)計起源、黑洞熵的量子修正、黑洞的Quasinormal Modes、黑洞背景時空量子化與de Broglie-Bohm解釋、黑洞的量子不可克隆原理、黑洞背景時空中的量子通訊問題等開展了深入、系統(tǒng)、完整的研究，得到了系列結(jié)果，這些結(jié)果或首次給出答案，或指出國外學(xué)者一些理論錯誤，給予糾正，并得到同行肯定。

本項目研究中，在SCI刊物上共發(fā)表學(xué)術(shù)論文48篇，總影響因子為115.215。其中相當(dāng)篇數(shù)的論文是刊登在"Nucl. Phys. B"、"JHEP"、"Phys. Rev. D"、"Phys. Lett. B"、"Class. Quantum Grav."等國際頂級刊物上。成果的論文全部被國際權(quán)威檢索美國"科學(xué)論文索引"和"物理文摘"收錄和摘登，論文被國內(nèi)外眾多學(xué)者在多種世界核心刊物上獨立引用186篇次。"Phys. Lett. B", "Class. Quantum Grav.", "Naucl. Phys. B", "JHEP"等雜志編審對成果給予高度的評價。例如我們的工作被"JHEP"編審認為："為用擾動方法求黑洞的似正規(guī)模的解析解打開了一扇門，……，結(jié)果有原創(chuàng)性。"

成果達到了國際的先進水平。

本項目已畢業(yè)博士生7名(其中5人次獲中國科學(xué)院院長獎，1人次獲劉永齡獎學(xué)金)，碩士生1名，另有1名博士后出站。

主要發(fā)現(xiàn)點： 1、核心發(fā)現(xiàn)點：

（1）宇宙起源問題研究中，首次考慮了溫度的影響，給出了溫度對幾率密度分布的影響，在Vilenkin邊界條件下隨著溫度的增加，幾率密度分布振幅將顯著減小，而在Hartle－Hawking邊界條件下幾率密度分布振幅情況則相反；又指出了我們的宇宙可能不是"無中生有"誕生的，今天觀測到的宇宙有可能起源于一個baby宇宙，通過量子隧道效應(yīng)演化而來（學(xué)科分類代碼1602020<相對論天體物理學(xué)>，代表性論文4，其他重要論文2）；

（2）利用擾動法求出了黑洞的似正規(guī)模解析解（學(xué)科分類代碼1602020、1401540<相對論與引力場>，代表性論文2）；

（3）首次在Dirac場中考慮黑洞的量子通訊和黑洞信息佯謬。（學(xué)科分類代碼1602020、1401540，代表性論文5）

2、其他重要發(fā)現(xiàn)點：

（1）在宇宙加速膨脹機制研究中首次研究了非最小耦合標(biāo)量場（包括實的和復(fù)的）作為暗能量的可能性，發(fā)現(xiàn)非最小耦合標(biāo)量場在一定條件下有可能作為暗能量（Quintessence和Phantom）（學(xué)科分類代碼1602020，代表性論文6，其他重要論文24，30）；

（2）在黑洞熵的統(tǒng)計起源研究中首次引進了薄膜模型，這是我們的又一個創(chuàng)新點。發(fā)現(xiàn)用此方法可以處理一些較復(fù)雜的黑洞度規(guī)和高自旋的場（如自旋為1的電磁場，自旋為2的引力場，自旋為3/2的引力微子場）（學(xué)科分類代碼1602020、1401540，代表性論文1，8，10，其他重要論文1）；

（3）首次成功處理了德西特背景時空下具有費米子場的旋轉(zhuǎn)黑洞的似正規(guī)模問題（學(xué)科分類代碼1602020、1401540，代表性論文3），首次正確給出了任意自旋場的史瓦西黑洞的Quasinormal Modes統(tǒng)一表達式，發(fā)現(xiàn)了國外學(xué)者的一些錯誤，并予以改正。被國外學(xué)者稱為，填補了相關(guān)研究中的一個空白（學(xué)科分類代碼1602020、1401540，代表性論文7）；

（4）首次發(fā)現(xiàn)在彎曲時空背景量子通訊的保真度與黑洞視界的溫度有關(guān)，溫度越高保真度越好。提出黑洞量子不可克隆原理修正方案（學(xué)科分類代碼1602020、1401540，代表性論文5，9，其他重要性論文5）。

主要完成人： 沈有根

1、作為項目組的負責(zé)人全面負責(zé)項目的構(gòu)思、申請、立項和實施。

2、首次在量子宇宙學(xué)研究中考慮溫度的影響（核心發(fā)現(xiàn)點1）。

3、負責(zé)指導(dǎo)項目組中全體博士生的具體研究課題。

4、參加全部論文的理論分析、公式推導(dǎo)與成文工作(核心發(fā)現(xiàn)點1,2,3,其他重要發(fā)現(xiàn)點1,2,3,4)。

占本人工作量的100%

高長軍

1、在黑洞熵計算中提出膜模型（其他重要發(fā)現(xiàn)點2）。

2、在項目組負責(zé)人（暨博士生導(dǎo)師）指導(dǎo)下在黑洞熵、黑洞背景時空的量子化及暗能量宇宙模型方面完成具體計算工作（其他重要發(fā)現(xiàn)點1，2）。

占本人工作量的100%

葛先輝

1、提出黑洞量子不可克隆原理修正方案（其他重要發(fā)現(xiàn)點4）。

2、在項目組負責(zé)人（暨博士生導(dǎo)師）指導(dǎo)下完成黑洞背景時空下的量子通訊及相關(guān)問題的具體計算（核心發(fā)現(xiàn)點3，其他重要發(fā)現(xiàn)點4）。

占本人工作量的100%

舒富文

1、給出具有任意自旋的史瓦西黑洞的似正規(guī)模中勢的統(tǒng)一表達式。指出國外同行的錯誤（其他重要發(fā)現(xiàn)點3）。

2、在項目組負責(zé)人（暨博士生導(dǎo)師）指導(dǎo)下完成黑洞背景時空中的Quasinormal Mods的計算工作（核心發(fā)現(xiàn)點2，其他重要發(fā)現(xiàn)點3）。

占本人工作量的100%

常加峰

1、在Kerr－Newman－de Sitter黑洞的中微子Quasinormal Mods計算工作中具體地定出了分離變量常數(shù)的值。在黑洞的Quasinormal Mods數(shù)值計算中有較多的貢獻（其他重要發(fā)現(xiàn)點3）。

2、在項目組負責(zé)人（暨博士生導(dǎo)師）指導(dǎo)下完成了帶有正宇宙學(xué)常數(shù)的旋轉(zhuǎn)黑洞的Quasinormal Mods的具體計算工作（其他重要發(fā)現(xiàn)點3）。

占本人工作量的100%