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宇宙膨胀相关期刊文献下载_《宇宙的另一边》(2024年12月最新版)

内容来源：这家有保障所属栏目：新闻更新日期：2024-11-30

宇宙膨胀相关期刊文献

亚历山大ⷥ𜗩‡Œ德曼的宇宙学突破：彻底改变我们对宇宙的理解在1922年，当时普遍认为宇宙是静态且不变的。那时的天文学家们还没有观察到任何证据表明在我们自己的银河系之外还有无数个星系，也没有发现像脉冲星或白矮星这样的奇异天体。宇宙可能有一个开始的观念远远超出了当时科学的范畴。然而，就在那一年，一位年轻的俄罗斯物理学家，亚历山大ⷥ𜗩‡Œ德曼，做出了一个开创性的贡献，永远改变了宇宙学的领域。通过研究阿尔伯特ⷧˆ𑥛 斯坦的广义相对论，弗里德曼假设宇宙可能是均匀的（在所有方向上都是相同的）和各向同性的（在所有位置上都是均匀的）。利用这些假设，他推导出了一组方程式——现在被称为弗里德曼方程式——揭示了一个惊人的可能性：宇宙不仅可以膨胀和收缩，而且可能有一个开始。本文探讨了弗里德曼工作的意义及其对我们理解宇宙的影响，直到那时，宇宙被认为是静态和永恒的。弗里德曼方程式为现代宇宙膨胀和大爆炸理论提供了理论基础。弗里德曼方程式：一个新的范式弗里德曼最著名的贡献来自于他在1922年推导出的两个关键方程式，这些方程式构成了现代宇宙学的核心。第一个方程式——通常被称为弗里德曼方程式——描述了宇宙规模随时间的演变。它捕捉了宇宙的动态行为，表明宇宙中的空间不是固定的，而是可以根据物质、能量的分布和空间本身的几何形状来膨胀或收缩。该方程式具有以下一般形式： \[ \left(\frac{\dot{a}}{a}\right)^2 = \frac{8\pi G}{3} \rho - \frac{k}{a^2} + \frac{\Lambda}{3} \] 其中： - \(a(t)\) 是宇宙的尺度因子，描述了宇宙中远点之间距离随时间的变化。 - \(\dot{a}\) 是尺度因子的变化率（即，宇宙膨胀或收缩的速率）。 - \(\rho\) 表示宇宙的能量密度，包括物质和辐射。 - \(k\) 是空间曲率，可以是正的、负的或零，取决于宇宙的几何形状。 - \(\Lambda\) 是宇宙学常数，爱因斯坦最初引入这个术语是为了维持一个静态的宇宙，但后来放弃了。弗里德曼的推导具有开拓性，因为它表明宇宙可以动态地演变，而不是像最初假设的那样保持静态。他证明了宇宙的命运——无论是永远膨胀、收缩还是达到平衡状态——取决于宇宙中的物质和能量的总量。这一发现为后来大爆炸理论的建立和宇宙膨胀的最终发现奠定了基础。有一个开始的宇宙弗里德曼方程式的含义是深远的。它们第一次提供了一个理论框架，表明宇宙可能有一个开始，这个观念在当时是激进的。在此之前，大多数科学家认为宇宙一直是静态的，存在于其当前形式。弗里德曼的工作表明，宇宙可能起源于一个奇点，一个无限密度和温度的点，这个概念后来成为大爆炸理论的核心。此外，弗里德曼方程式预测，宇宙的膨胀或收缩不仅仅是一个理论上的好奇心，而且可以受到空间曲率和宇宙能量内容的影响。如果宇宙中的物质密度足够高，引力吸引会导致宇宙最终坍塌。另一方面，如果密度较低，宇宙将继续无限膨胀。在一个拥有恰到好处的物质和能量的宇宙中，它可以达到平衡状态。宇宙常数的角色弗里德曼方程式的一个关键要素是宇宙常数 \(\Lambda\)，爱因斯坦在1917年引入它作为对他原始广义相对论场方程的修改，以维持一个静态的宇宙。爱因斯坦在宇宙不是静态的，而是膨胀的这一事实变得清晰后，对 \(\Lambda\) 进行了反思。然而，弗里德曼的方程式复兴了宇宙常数，表明它可能在宇宙学中扮演重要的角色。实际上，将 \(\Lambda\) 视为暗能量的现代解释导致人们意识到宇宙常数可能可以解释宇宙的加速膨胀，这一观察直到20世纪末才被提出。影响弗里德曼的工作为现代宇宙学奠定了基础。他的方程式后来被其他科学家所发展，尤其是乔治ⷥ‹’梅特和埃德温ⷥ“ˆ勃。勒梅特独立发展了膨胀宇宙的概念，并提出了宇宙可能起源于一个“原始原子”，这非常接近于现代对大爆炸的理解。哈勃对远离我们的星系的观察为弗里德曼方程式预测的膨胀宇宙提供了经验证据。弗里德曼的思想也为大爆炸理论的最终接受铺平了道路，该理论成为宇宙起源和演化的主导模型。宇宙有一个开始，并且它继续膨胀的概念现在牢牢地嵌入到科学的世界观中。结论在1922年，亚历山大ⷥ𜗩‡Œ德曼围绕宇宙动力学的开创性研究工作拓展了有关静态宇宙的普遍观念。通过将爱因斯坦的广义相对论应用于一个均匀且各向同性的宇宙，弗里德曼推导出了不仅预测了宇宙膨胀，还暗示宇宙有一个开始的方程式。这些洞见成为了现代宇宙学和宇宙大爆炸理论的基石。今天，弗里德曼的遗产继续影响着我们对宇宙及其广阔、不断变化本质的理解。参考文献 1. Friedmann, A. (1922). "㜢er die Kr㼭mung des Raumes." *Zeitschrift f㼲 Physik*, 10(1), 377–386. 2. Einstein, A. (1917). "Kosmologische Betrachtungen zur allgemeinen Relativit㤴stheorie." *Sitzungsberichte der Preu㟩schen Akademie der Wissenschaften zu Berlin*, 142–152. 3. Hubble, E. (1929). "A Relation Between Distance and Radial Velocity Among Extra-Galactic Nebulae." *Proceedings of the National Academy of Sciences*, 15(3), 168–173. 4. Lema㮴re, G. (1931). "The Beginning of the World from the Point of View of Quantum Theory." *Nature*, 127(3201), 706. 5. Peebles, P. J. E. (1993). *Principles of Physical Cosmology*. Princeton University Press. 6. Weinberg, S. (2008). *Cosmology*. Oxford University Press. 英文摘要 The Cosmological Breakthrough of Alexander Friedmann: Revolutionizing Our Understanding of the Universe In 1922, the prevailing view of the universe was that it was static and unchanging. Astronomers of the time had not observed any evidence suggesting that there were countless galaxies beyond our own Milky Way, nor had they discovered strange celestial objects like pulsars or white dwarfs. The notion that the universe might even have a beginning was far beyond the reach of contemporary science. However, it was in this very year that a young Russian physicist, Alexander Friedmann, made a groundbreaking contribution that would forever alter the field of cosmology. By studying Albert Einstein’s general theory of relativity, Friedmann hypothesized that the universe might be homogeneous (the same in all directions) and isotropic (uniform in all locations). Using these assumptions, he derived a set of equations—now known as the Friedmann equations—that revealed a surprising possibility: the universe could not only expand and contract, but it might also have a beginning. This article explores the significance of Friedmann’s work and its impact on our understanding of the universe, which was, until then, assumed to be static and eternal. The Friedmann equations provided the theoretical foundation for the modern understanding of cosmic expansion and the Big Bang theory. #科学# #AI绘画# #插画设计#