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《宇宙起源与演化及相对论天体的研究》课题组 http://www.astron.sh.cn/tianwu/Group/black/main.html> 天体演化、物质结构和生命起源，一直是自然科学领域里的三大基本理论课题。 宇宙学作为天文学的一个分支，它是以宇宙整体为研究对象的科学，它必须对宇宙起源与演化做出正确的回答，宇宙演化是整个天体演化研究中一个重要而不可缺少的组成部分。 黑洞是宇宙中最奇特的天体之一，它是由广义相对论预言的一种暗天体，其基本特征是有一个被称为视界的边界。长期以来黑洞以他独特的魅力吸引着人们不断对他进行探索和研究。本课题组，是围绕着量子宇宙学、暴涨宇宙、弦宇宙和黑洞理论开展研究。 宇宙的起源和演化及黑洞理论，这是一个涉及广义相对论、量子理论、统计物理与相对论天体物理的交叉学科，它要回答的问题是：我们的宇宙是如何创生的？时间、空间的本质是什么？等最基本、最本质的问题。因此它是一项属于前沿基础性的研究课题。由于宇宙在极早期处在一个高温、高密的状态。因此我们在宇宙的创生研究中首次考虑了温度的因素，研究了有限温度下的量子宇宙学。这是一个前瞻性工作。广义相对论的场方程是绝对零度下的场方程，我们认为一个更真实反映客观实在的引力理论是应该考虑"热"的引力理论。有限温度下的量子宇宙学研究是作为在广义相对论中考虑时间方向性的初步尝试，也是引力论与热力学结合的一个初步尝试，为研究有时间方向性的引力理论作准备，这是一个物理学、天文学中带有战略性的研究大方向。 自从Hartle和Vilenkin在量子引力的框架中探讨宇宙的创生以来，量子宇宙学一直是国际上广泛深入研究的前沿课题之一。人们通过对宇宙波函数的讨论，已得到许多有意义的结果。然而以往所有的研究都是在零温下进行的，按照大爆炸宇宙模型，宇宙在极早期处在一个高温、高密的状态。因此有必要研究有限温度下的量子宇宙学，这对于了解宇宙极早期的状态显然具有重要意义。因此我们开展了对有限温度下的量子宇宙学的研究工作。 本团组自99年启动以来，在宇宙学方面：我们给出了有限温度下复标量场（Ф6场，Ф4场）的宇宙演化的经典轨道，计算了宇宙波函数和几率密度分布。证明了：（1）在微超空间中，欧氏区域的边界一般而言是一个封闭曲线；（2）宇宙波函数可以通过量子隧道效应从一个初始经典区到达一个最终经典区。今天观测到的宇宙有可能起源于一个baby宇宙，通过量子隧道效应演化而来；（3）在不同边界条件下，给出了温度对几率密度分布的影响。（4）对超弦理论中的虫洞进行了探讨，首次详尽、完整地研究了宇宙常数不为零时超弦理论中的虫洞，给出了虫洞解存在的条件与解的表达式；（5）为了克服量子宇宙学中W-D方程的宇宙波函数的负几率困难，我们首次探讨了K-S时空中的Dirac量子化；（6）对有限温度下的量子宇宙学中超势的等势线间的关系问题进行了严格的数学论证。我们还研究了虫洞波函数与Hilbert空间关系。具体计算了（1＋1）维引力理论中的虫洞波函数，探讨了由虫洞波函数组成的Hilbert空间结构。我们还研究了弦宇宙学中暴胀，首次给出具有O(2,2)对偶对称的弦宇宙的暴胀解。 在黑洞理论方面：我们用诺贝尔奖获得者t' Hooft提出的砖墙模型方法对各类dilaton黑洞的量子熵进行了探讨，给出了熵的表达式；计算了两类旋转黑洞熵的量子修正，给出了相关表达式；我们还计算了BTZ时空的费米子熵；计算了低维黑洞的量子熵；我们还详尽计算了各类黑洞缘于旋量场的熵；我们在任意的球对称黑洞背景下，研究了费米子熵与玻色子熵，给出了它们各自的表达式，并探讨了两者之间的关系。 本团组两年来共发表学术论文22篇，其中SCI论文16篇（其中国外SCI论文14篇，国内SCI论文2篇）。被SCI论文引用11篇次。 |