宇宙的演化——弗里德曼方程

弗里德曼方程一般指描述由引力引起的宇宙膨胀和收缩过程的一组方程式,由美国天文学家alexander Friedman于20世纪20年代初推导出来,是现代宇宙论的基石。弗里德曼方程的一般形式是

〖(˙a)〗^2 kc^2/a^2=8πGρ/3

其中,a是宇宙学尺度因子,ρ是物质密度,k是宇宙的曲率,G是重力常数,c是光速。

这个方程一般有三种解,每种解对应着不同的宇宙模型:开放宇宙、封闭宇宙和平坦宇宙。开放宇宙的几何形状是双曲线,封闭宇宙的几何形状是球体,平坦宇宙的几何形状是平面;三种宇宙模型的发展分别对应着宇宙大爆炸论、宇宙大冲击论和混合宇宙学模型。

其中,宇宙大爆炸论是最为广泛被接受的宇宙学模型。它最早是由比利时天文学家George Lemaître于1927年提出的,后来得到了爱因斯坦的支持和证实。它认为,在大爆炸之前,整个宇宙是一个极其紧密而又非常热的混沌系统,初始状态也就是爆炸的初始点。大爆炸后,宇宙开始了膨胀,由于宇宙在膨胀的同时不断冷却,温度下降,最终形成了现在宇宙的各种物质构造。

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