宇宙学 宇宙模型.pdfVIP

第六章宇宙模型 数学上著名的毛比斯闭合环形面 具体参见 《观测宇宙学》第五章和第三章相关内容 《物理宇宙学讲义》§4 1 宇宙理论的标准框架： n 观测证实宇宙可以看成是一片始终均匀的 介质 （宇宙学原理）,它正处于膨胀状态 n 假定宇宙的行为服从广义相对论，这样就 确定了宇宙的膨胀的动力学方程确定了宇宙的膨胀的动力学方程 n 通过观测获得一系列 “初”条件 这样就可以确定宇宙膨胀的整个历史。当 然，它的正确与否还需要观测的检验。 一.宇宙学原理 模型宇宙 （真实宇宙的简化）: 物质是充满全空间的，永远均 匀的，各向同性的。 (1) 宇宙中的物质是均匀分布的 迄今没有发现尺度超过300Mpc的结构 →宇宙是无边界的 约100万个星系在30 度天空范 围和20亿光年距离内的分布 4 (2) 宇宙是各向同性的 →宇宙没有中心 Hubble’s law is the same no matter who is making the measurements. 5 宇宙微波背景辐射的观测为宇宙学原理提供了 有力的支持。 总之 今天已有有力证据表明， 以宇宙学原理为基础的模型是以宇宙学原理为基础的模型是 真实宇宙的好的零级近似． 二．宇宙服从广义相对论 引力是决定宇宙动力学的唯一 作用力作用力．．这里的引力应由广这里的引力应由广 义相对论描述． ———又一基本假设 牛顿宇宙观 宇宙是永恒的、稳定的 。 问题：物质→ 引力→ 宇宙坍缩 绝对空间，就其本性 而论与任何外界情况 无关 ，始终保持相似 和不变。 可能的解决途径 ： (1) 宇宙在空间和质量上是无限大 的； (2) 宇宙在膨胀； (3) 宇宙有起点和终点。 (2)、(3)点违反宇宙永恒与稳定的 性质 ，于是牛顿认为宇宙应该是 Isaac Newton 无限的。 Olbers’s Paradox If the universe is infinite, unchanging, and uniformly populated with stars like the Sun, →Each line of sight must eventually encounter a star. →The entire night sky should be as brilliant as the surface of the Sun.surface of the Sun. Wilhelm Olbers (1758-1840) 假设恒星