(3)现代宇宙学 根据理论模型可以计算,可以预言,可与观测比较的科学。它建立在广义相 对论和宇宙学原理基础之上,并运用了几乎所有的现代物理知识。 1917年爱因斯坦提出引力场方程:提出静止宇宙解, 引进宇宙学常数,开创了现代宇宙学: >1929年哈勃发现哈勃定律:宇宙在膨胀,开创观测宇宙学; >1917年Friedmann:用爱因斯坦方程导出了膨胀宇宙解。 >1948年伽莫夫:“大爆炸”宇宙学模型, 并提出原初核合成理论和背景温度: >1965年Penzias,Vilson:发现宇宙微波背景辐射; >1981年Guth:提出宇宙暴涨理论: >1998年:遥远的超新星观测发现宇宙膨胀加速;
根据理论模型可以计算,可以预言,可与观测比较的科学。它建立在广义相 对论和宇宙学原理基础之上,并运用了几乎所有的现代物理知识。 Ø 1917年爱因斯坦提出引力场方程:提出静止宇宙解, 引进宇宙学常数,开创了现代宇宙学; Ø1929年哈勃发现哈勃定律:宇宙在膨胀,开创观测宇宙学; Ø1917年Friedmann:用爱因斯坦方程导出了膨胀宇宙解。 Ø 1948年伽莫夫: “大爆炸”宇宙学模型, 并提出原初核合成理论和背景温度; Ø1965年Penzias, Wilson:发现宇宙微波背景辐射; Ø1981年Guth:提出宇宙暴涨理论; Ø1998年:遥远的超新星观测发现宇宙膨胀加速;
C、静态宇宙和奥勃斯佯谬 (1)静态宇宙:爱因斯坦时代以前主导的观点 基本观点:宇宙是永恒的,稳定的 存在问题:物质的存在→引力→塌缩→不稳定 解决办法: (1)宇宙在空间和质量上无限大 (2)宇宙在膨胀 (③)宇宙有起点和终点 (2),(③)违反基本观点,即宇宙是永恒和稳定的 宇宙是无限大的
C、静态宇宙和奥勃斯佯谬 (1)静态宇宙:爱因斯坦时代以前主导的观点 基本观点: 宇宙是永恒的, 稳定的 存在问题: 物质的存在 引力 塌缩 不稳定 解决办法: (1) 宇宙在空间和质量上无限大 (2) 宇宙在膨胀 (3) 宇宙有起点和终点 (2), (3) 违反基本观点,即宇宙是永恒和稳定的. 宇宙是无限大的
(2)奥勃斯佯谬 0 0 (Olbers'Paradox) 如果宇宙是无限的,恒星的 0 分布是均匀的,那么任意视 口 线方向上都有一颗恒星 - 夜空应该是亮的 →静态宇宙有问题 →宇宙在膨胀,存在视界 Q/bers'Paradox:No m atter what direction you look,you will eventually see a bright object.Farther away objects →视界分为粒子视界(内 are fainter,but there are more of them.So each shell 部可见,外部不可见) has the same overall brightness.The night sky should be bright! →事件视界(某些时候可 见和永远不可见)
(2)奥勃斯佯谬 (Olbers’ Paradox) 如果宇宙是无限的, 恒星的 分布是均匀的,那么任意视 线方向上都有一颗恒星. 夜空应该是亮的 à静态宇宙有问题 à宇宙在膨胀,存在视界 à视界分为:粒子视界(内 部可见,外部不可见) à事件视界(某些时候可 见和永远不可见)
奥勃斯佯谬的现代解释 每颗恒星只在有限的时间内产生辐射 2宇宙在膨胀,星系远离我们而去,发出的光子发生红移 3宇宙的年龄有限,遥远恒星的光子尚未到达地球 4 我们只可能观测到宇宙视界内天体的辐射(天体的退行 速度达到光速的范围—哈勃球面的光子视界)
奥勃斯佯谬的现代解释 1 每颗恒星只在有限的时间内产生辐射 2 宇宙在膨胀,星系远离我们而去,发出的光子发生红移 3 宇宙的年龄有限,遥远恒星的光子尚未到达地球 4 我们只可能观测到宇宙视界内天体的辐射 (天体的退行 速 度达到光速的范围——哈勃球面的光子视界)
D、现代宇宙学的研究任务 ▲早期宇宙学:宇宙的起源 ▲宇宙的物质组成,宇宙的原初元素丰度 ▲宇宙学模型:确定各种参数数值 宇宙的时空特性(2o) 宇宙膨胀的速率(qo) 可见宇宙的大小与年龄(H。), 物质密度(2m), 重子比例(f。) ▲宇宙大尺度结构的起源、形成与演化 ▲宇宙中物质的运动:星系,星系团的运动 ▲星系在宇宙背景下的形成与演化
现代宇宙学的研究任务 ▲ 早期宇宙学:宇宙的起源 ▲ 宇宙的物质组成,宇宙的原初元素丰度 ▲ 宇宙学模型:确定各种参数数值 宇宙的时空特性(0), 宇宙膨胀的速率(q0), 可见宇宙的大小与年龄(H0), 物质密度(m), 重子比例(f b) ▲ 宇宙大尺度结构的起源、形成与演化 ▲ 宇宙中物质的运动:星系,星系团的运动 ▲ 星系在宇宙背景下的形成与演化