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阿兰·哈维·古斯(英语:Alan Harvey Guth,1947年2月27日—)是一名美国理论物理学家、宇宙学家,麻省理工学院教授,宇宙学中暴胀模型的创立者。
1947年,古斯出生在美国新泽西州布伦斯威克,三年后古斯一家迁到新泽西州的高地公园,古斯在那里上了中学。1964年,古斯进入麻省理工学院就读,先后获得物理学学士和硕士学位,1972年获得理论粒子物理学博士学位。随后古斯在普林斯顿大学、哥伦比亚大学、康奈尔大学和斯坦福直线加速器中心从事过一些短期工作。1979年春天,正在康奈尔大学工作的古斯听取了罗伯特·迪克的一个关于宇宙学平坦性问题的报告,从此将研究方向转向宇宙学[1][2]。
1979年12月,正在斯坦福大学工作的古斯形成了有关暴胀的思想,认为宇宙在极早期(大约10-35秒到10-33秒)经历了一个短期的加速膨胀阶段,并发现视界问题和观测不到磁单极的问题都能够通过暴胀得以解决。他把这个思想称为“惊人的悟觉”。暴胀思想一经提出就在宇宙学界引起巨大轰动,古斯也因此被聘为麻省理工学院物理系的客座副教授。1981年古斯正式发表了他的第一个暴胀模型,6月转为正式副教授。
2014年3月17日,BICEP2科学家团队宣布在B模功率谱中可能探测到暴胀所产生的重力波。这为暴胀理论提供了强烈的证据,对于标准宇宙学来说是一项重要的发现 。[3][4][5][6][7]可是,BICEP2团队于6月19日在《物理评论快报》发布的论文承认,观测到的信号可能大部分是由银河系尘埃的前景效应造成的,对于这结果的正确性持保留态度。[8][9][10]必需要等到十月份普朗克卫星数据分析结果发布之后,才可做定论。[11]9月19日,在对普朗克卫星数据进行分析后,普朗克团队发布报告指出,银河系内尘埃也可能会造成这样的宇宙信号,但是并没有排除测量到有意义的宇宙信号的可能性。[12][13]
古斯由于对暴胀的研究而获得1996年的爱丁顿奖章和2002年的狄拉克奖章、2014年科维理奖[14]。目前古斯在麻省理工学院担任维克多·魏斯科普夫(Victor F.Weisskopf)物理讲座教授,并继续研究暴胀模型的各种推论。
在1978年,古思在康乃尔大学发生首度发展宇宙暴涨理论,当时他参加了美国物理学家罗伯特·迪克(Robert Henry Dicke)有关宇宙学平坦性问题的演讲[15]。迪克认为平坦性问题是宇宙大爆炸理论无法解决的难题之一。宇宙的命运取决于密度,如果密度够大,将会坍塌成一个奇点,反之若密度低于临界密度,宇宙会越来越大。
古思在1979年参加史蒂文·温伯格的演讲[16],温伯格于1974年提出了最早的SU(5)大统一理论,统一了电弱相互作用和强相互作用。在非常高温的情况下(例如大爆炸),电磁力、强力与弱力将融合为单一一种力。
古斯提出,当早期宇宙温度下降时,它正处于一个具有高能量密度的假真空当中,而假真空与宇宙常数的效应十分相似。极早期宇宙在降温的时候,它处于一种过冷状态。要从该状态衰变出来,必须经过量子穿隧所造成的宇宙泡成核过程。真真空泡沫在假真空背景中自发形成,并迅速开始以光速膨胀。古斯意识到这一模型的问题:其再加热过程并不正确。当宇宙泡成核时,它并没有产生任何辐射;辐射只是在泡沫壁碰撞时才会产生。但为了解决初始条件问题,暴胀持续的时间必须足够长,这时泡沫碰撞的几率就已经降到很低的程度。这样的宇宙就不会充斥着辐射。
阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊于1964年发现宇宙微波背景辐射后,科学家发现它非常均匀,几乎没有变化。这种现象导致难题出现,因为宇宙中两个相隔遥远的区域没有机会彼此接触,却仍然具有相同的温度,这种接触需要信息的传递,但是传递速度不能超过光速,因此这一情况成为标准大爆炸模型的难题之一。阿兰·古斯借由宇宙暴胀解决这项矛盾,他认为早期宇宙经历过空间膨胀呈加速度状态的过程,因为早期宇宙所有区域皆相互联系,于是宇宙膨胀之后同质化中从未断。
1980年1月,阿兰·古斯在SLAC国家加速器实验室研讨会公布他对宇宙暴涨的想法,他解决大统一理论中充斥着磁单极子的问题。同年8月,他在物理评论提出论文,标题为“宇宙暴涨:一个视界问题和平坦性问题可能的解决方案。”
1981年12月,阿兰·古斯读到莫斯科物理学家安德烈·林德的论文,他认为整个宇宙包覆在一个泡沫内,所以没有认为物质被泡沫壁碰撞摧毁。这个结论来自西德尼·科尔曼和埃里克·温伯格提出的希格斯场与能量图。
1983年,阿兰·古斯发表论文,解释暴胀模型[14][17][18]。然而他仍坚持早期宇宙的空间膨胀呈加速度状态[19]。
古斯在麻省理工学院担任维克托·魏斯科普夫(Victor F.Weisskopf)物理讲座教授,并继续研究暴胀模型的各种推论。到目前为止,他撰写了约60篇论文,内容包含宇宙暴涨影响及其与粒子物理之相互作用。他已经赢得许多奖项,包括国际理论物理中心奖章、1996年爱丁顿奖章、2009年艾萨克·牛顿奖章(英国物理学院颁发)。