项目名称： 宇宙起源与演化及相对论天体的研究

推荐单位： 上海市

项目简介： 宇宙学已成为当代基础科学研究的最前沿方向之一，自二十世纪末以来，它已从纯理论的科学变成了观测的科学。本项目结合WMAP的最新观测资料，开展了暗能量、宇宙加速膨胀、弦宇宙中暴涨模型、有限温度下量子宇宙学、具有Tachyon场的经典与量子虫洞等方面的系列研究，得到了一批与当前天文观测符合得较好的理论成果。

自上世纪六十年代以来，黑洞以它特有的魅力吸引着一代又一代的人们对它进行探索和研究，历时半个世纪而不衰。本项目属于理论天体物理、广义相对论和宇宙学学科范围，是一项基础理论研究。本项目对黑洞熵的统计起源、黑洞熵的量子修正、黑洞的Quasinormal Modes、黑洞背景时空量子化与de Broglie-Bohm解释、黑洞的量子不可克隆原理、黑洞背景时空中的量子通讯问题等开展了深入、系统、完整的研究，得到了系列结果，这些结果或首次给出答案，或指出国外学者一些理论错误，给予纠正，并得到同行肯定。

本项目研究中，在SCI刊物上共发表学术论文48篇，总影响因子为115.215。其中相当篇数的论文是刊登在"Nucl. Phys. B"、"JHEP"、"Phys. Rev. D"、"Phys. Lett. B"、"Class. Quantum Grav."等国际顶级刊物上。成果的论文全部被国际权威检索美国"科学论文索引"和"物理文摘"收录和摘登，论文被国内外众多学者在多种世界核心刊物上独立引用186篇次。"Phys. Lett. B", "Class. Quantum Grav.", "Naucl. Phys. B", "JHEP"等杂志编审对成果给予高度的评价。例如我们的工作被"JHEP"编审认为："为用扰动方法求黑洞的似正规模的解析解打开了一扇门，……，结果有原创性。"

成果达到了国际的先进水平。

本项目已毕业博士生7名(其中5人次获中国科学院院长奖，1人次获刘永龄奖学金)，硕士生1名，另有1名博士后出站。

主要发现点： 1、核心发现点：

（1）宇宙起源问题研究中，首次考虑了温度的影响，给出了温度对几率密度分布的影响，在Vilenkin边界条件下随着温度的增加，几率密度分布振幅将显著减小，而在Hartle－Hawking边界条件下几率密度分布振幅情况则相反；又指出了我们的宇宙可能不是"无中生有"诞生的，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（学科分类代码1602020<相对论天体物理学>，代表性论文4，其他重要论文2）；

（2）利用扰动法求出了黑洞的似正规模解析解（学科分类代码1602020、1401540<相对论与引力场>，代表性论文2）；

（3）首次在Dirac场中考虑黑洞的量子通讯和黑洞信息佯谬。（学科分类代码1602020、1401540，代表性论文5）

2、其他重要发现点：

（1）在宇宙加速膨胀机制研究中首次研究了非最小耦合标量场（包括实的和复的）作为暗能量的可能性，发现非最小耦合标量场在一定条件下有可能作为暗能量（Quintessence和Phantom）（学科分类代码1602020，代表性论文6，其他重要论文24，30）；

（2）在黑洞熵的统计起源研究中首次引进了薄膜模型，这是我们的又一个创新点。发现用此方法可以处理一些较复杂的黑洞度规和高自旋的场（如自旋为1的电磁场，自旋为2的引力场，自旋为3/2的引力微子场）（学科分类代码1602020、1401540，代表性论文1，8，10，其他重要论文1）；

（3）首次成功处理了德西特背景时空下具有费米子场的旋转黑洞的似正规模问题（学科分类代码1602020、1401540，代表性论文3），首次正确给出了任意自旋场的史瓦西黑洞的Quasinormal Modes统一表达式，发现了国外学者的一些错误，并予以改正。被国外学者称为，填补了相关研究中的一个空白（学科分类代码1602020、1401540，代表性论文7）；

（4）首次发现在弯曲时空背景量子通讯的保真度与黑洞视界的温度有关，温度越高保真度越好。提出黑洞量子不可克隆原理修正方案（学科分类代码1602020、1401540，代表性论文5，9，其他重要性论文5）。

主要完成人： 沈有根

1、作为项目组的负责人全面负责项目的构思、申请、立项和实施。

2、首次在量子宇宙学研究中考虑温度的影响（核心发现点1）。

3、负责指导项目组中全体博士生的具体研究课题。

4、参加全部论文的理论分析、公式推导与成文工作(核心发现点1,2,3,其他重要发现点1,2,3,4)。

占本人工作量的100%

高长军

1、在黑洞熵计算中提出膜模型（其他重要发现点2）。

2、在项目组负责人（暨博士生导师）指导下在黑洞熵、黑洞背景时空的量子化及暗能量宇宙模型方面完成具体计算工作（其他重要发现点1，2）。

占本人工作量的100%

葛先辉

1、提出黑洞量子不可克隆原理修正方案（其他重要发现点4）。

2、在项目组负责人（暨博士生导师）指导下完成黑洞背景时空下的量子通讯及相关问题的具体计算（核心发现点3，其他重要发现点4）。

占本人工作量的100%

舒富文

1、给出具有任意自旋的史瓦西黑洞的似正规模中势的统一表达式。指出国外同行的错误（其他重要发现点3）。

2、在项目组负责人（暨博士生导师）指导下完成黑洞背景时空中的Quasinormal Mods的计算工作（核心发现点2，其他重要发现点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计算工作中具体地定出了分离变量常数的值。在黑洞的Quasinormal Mods数值计算中有较多的贡献（其他重要发现点3）。

2、在项目组负责人（暨博士生导师）指导下完成了带有正宇宙学常数的旋转黑洞的Quasinormal Mods的具体计算工作（其他重要发现点3）。

占本人工作量的100%