項(xiàng)目名稱： 全息暗能量和非對易暴漲宇宙的研究

推薦單位： 中國科學(xué)院

項(xiàng)目簡介： 本項(xiàng)目所屬學(xué)科為大爆炸宇宙論。超弦理論的發(fā)展所引入的理論方法也在影響著許多理論分支，如粒子維象學(xué)、宇宙學(xué)甚至數(shù)學(xué)。近年來，觀測宇宙學(xué)的發(fā)展對基礎(chǔ)理論特別是超弦提出了根本性的挑戰(zhàn)，例如，微波背景輻射及大尺度結(jié)構(gòu)的進(jìn)展在一定程度上證實(shí)了暴漲宇宙學(xué)模型，同時給出可能的關(guān)于微觀世界的信息，要求我們從理論上理解暴漲宇宙學(xué)的基礎(chǔ)以及量子引力。另一方面，超新星的Hubble圖直接揭示了宇宙中暗能量的存在，理解暗能量的起源已經(jīng)是一個極為迫切的問題，而真正的理解只能基于一個量子引力理論如超弦理論。李淼的主要興趣是超弦理論，最近同時研究宇宙學(xué)中的一些問題。共發(fā)表SCI研究論文90余篇，總引用率2300余次，其中他引2000余次。在李淼的弦論文章中，有較大影響的是關(guān)于2維Liouville理論中關(guān)聯(lián)函數(shù)的計(jì)算，D膜上的規(guī)范場與時空中場的耦合，弦論中的時空測不準(zhǔn)原理。本項(xiàng)目的主要研究成果：（1）全息暗能量模型，我們提出第一個基于量子引力全息原理的可以和實(shí)驗(yàn)比較的暗能量模型，這個模型提出之后，很多人從理論和擬合觀測數(shù)據(jù)方面做了很多工作，從而使得全息暗能量模型成為一個重要的暗能量之一。這方面的四篇論文研究了第一個全息暗能量模型，將全息暗能量模型推廣到有曲率的空間，從理論方面“推導(dǎo)”全息暗能量模型，以及人擇原理在這個模型中的應(yīng)用。（2）用時空測不準(zhǔn)解釋微波背景輻射譜，應(yīng)用的模型是非對易暴漲宇宙模型，該工作首次將時空測不準(zhǔn)原理和微波背景輻射實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，解釋了較大的譜指數(shù)跑動。時空測不準(zhǔn)原理是弦理論的主要特征之一，而非對易暴漲模型反映了這一特征。其它工作還有：（3）一些宇宙學(xué)背景的矩陣模型，de Sitter 時空的矩陣模型。以上工作的10篇代表論文的SCI他引數(shù)是470次，其中單篇最高SCI他引次數(shù)是113次。李淼還在其他方向完成了相當(dāng)有影響的研究工作，被A. Strominger和諾貝爾獎獲得者D. Gross稱為中國超弦的領(lǐng)軍人。

主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：

1、核心發(fā)現(xiàn)點(diǎn)（大暴漲宇宙論，支持代表性論文（1-4））李淼在過去四年中最有影響，最有獨(dú)創(chuàng)性的工作是全息暗能量模型。暗能量是近年來宇宙學(xué)觀測的最重要的發(fā)現(xiàn)之一，暗能量的存在完全改變了宇宙學(xué)，對基礎(chǔ)物理理論提出挑戰(zhàn)。全息暗能量模型基于量子引力的基本原理：全息原理。李淼提出第一個可以驅(qū)動宇宙加速膨脹的模型，有時被稱為李淼模型。這個模型不僅可以解釋觀測結(jié)果，而且只有一個參數(shù)。該模型的最大特點(diǎn)是預(yù)言了暗能量狀態(tài)方程指數(shù)可以越過-1，與很多數(shù)據(jù)分析的結(jié)果一致。最近的研究表明，相較其他模型，全息暗能量的貝葉斯證據(jù)是正的，說明該模型的優(yōu)越性。在這個模型被提出后，李淼及其學(xué)生在實(shí)驗(yàn)擬合和理論上進(jìn)一步研究了該模型，特別地，可以通過熱力學(xué)和愛因斯坦場方程之間的關(guān)系說明該模型的合理性。另外，這個模型聯(lián)合暴漲宇宙論可以解決宇宙巧合問題，并給出微波背景輻射譜在大尺度上的壓低。該系列研究的四篇代表論文的SCI引用數(shù)是234次，其中單篇最高他引次數(shù)是113。自從2004以來，通過Spires的統(tǒng)計(jì)可以查詢，李淼的第一篇論文被引用了170次。

2、其他重要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)（大暴漲宇宙論，支持代表性論文（5-10））李淼的另一個有影響的系列工作是關(guān)于非對易時空的暴漲宇宙論的研究。WMAP實(shí)驗(yàn)在一定程度上暗示微波背景輻射功率譜的譜指數(shù)不是一個常數(shù)，隨著波長變動而跑動，WMAP的第一年觀測結(jié)果和前三年的觀測結(jié)果在這一點(diǎn)上是一致對的。一些研究者提出了一些解釋這個譜指數(shù)變化的模型，但在傳統(tǒng)的暴漲宇宙模型中，這個解釋不自然。弦論中的時空原則上是不對易的，在時空不對易的基礎(chǔ)上可以建立一個新的暴漲模型。李淼及其學(xué)生黃慶國首次將非對易時空暴漲模型用來解釋譜指數(shù)的跑動，得到一些非常好的結(jié)果，在WMAP三年的觀測結(jié)果出來后，他們重新分析了非對易暴漲模型。目前，這個模型已經(jīng)被許多人做了后續(xù)研究，三篇代表論文的SCI他引次數(shù)是146次。

用矩陣模型研究宇宙學(xué),包括de Sitter時空以及一些帶有類光奇點(diǎn)的時空，這些模型建立在弦論的基礎(chǔ)上，是用基本理論研究宇宙學(xué)的嘗試。一方面，傳統(tǒng)的宇宙學(xué)研究方法不能用來研究宇宙在大爆炸奇點(diǎn)附近的行為，另一方面，如何在隨著時間變化的背景之下研究弦論一直是一個沒有解決的重要問題，這些研究是在這個重要方向的嘗試，三篇代表論文的SCI他引次數(shù)是90次。

主要完成人： 李淼

本項(xiàng)目的主要執(zhí)行人，所列各篇文章的發(fā)起者和主要完成人。1. 是全息暗能量的提出者，后續(xù)工作的主要合作者。2. 弦論中非對易時空的發(fā)現(xiàn)者之一，首次用非對易暴漲宇宙學(xué)模型解釋譜指數(shù)跑動。3. 首次研究de Sitter時空的矩陣模型。以上研究占本人精力70％（10代表論文以及相關(guān)工作）。