Космология – это научное исследование крупномасштабных свойств вселенной в целом. Он пытается использовать научный метод, чтобы понять происхождение, эволюцию и окончательную судьбу вселенной. Космология включает в себя формирование теорий или гипотез о вселенной, которые делают конкретные предсказания для явления, которое можно проверить с помощью наблюдений. Преобладающая теория о происхождении и развитии нашей вселенной – «теория Большого взрыва». Эта статья также дает нам знать о судьбе Вселенной.
Основы космологии и геометрии Большого взрыва Вселенной
Модель Большого взрыва является широко принятой теорией эволюции Вселенной. Модель космологии Большого взрыва опирается на две идеи: Общая теория относительности и Космологический принцип.
- Общая теория относительности. Гравитация больше не описывается гравитационным полем, а поддерживается как искажение пространства-времени.
- Космологический принцип: материя во вселенной однородна и изотропна.
Исходя из предположения о космологическом принципе, можно показать, что соответствующее искажение пространства-времени может иметь только три формы, как показано на рис.
Геометрия Вселенной:
O0> 1 показывает положительно изогнутый, как шар
O0 <1 показывает отрицательно изогнутое как седло
O0 = 1 показывает квартиру.
Материя играет центральную роль в космологии. Оказывается, что средняя плотность вещества однозначно определяет геометрию вселенной. Если плотность вещества больше критической плотности, вселенная закрыта. Если оно меньше критической плотности, тогда вселенная открыта, а если она равна, тогда вселенная плоская. (значение критической плотности составляет 6 Н-атомов / м3).
Учитывая закон гравитации и предположения о том, как материя распределяется, следующим шагом является разработка динамики вселенной – как пространство и вещество в нем развиваются со временем. Дальнейшая информация о расширении Вселенной зависит от количества вещества, содержащегося в ней. Ранее пространство считалось статичным, но именно Хаббл открыл возможность расширения Вселенной при изучении далеких галактик.
Испытания космологии большого взрыва
Модель Большого взрыва подтверждается рядом важных наблюдений.
- Расширение Вселенной: «Сэр Эдвин Хаббл» сделал наблюдение, что галактики удаляются от нас. Это был первый ключ к «теории Большого взрыва».
- Изобилие светового элемента H, He, Li: «Теория Большого взрыва» предсказывает, что эти легкие элементы должны были слиться с протоном и нейтронами в первые несколько минут после «Большого взрыва».
- Космические микроволновые фоновые излучения. Космические микроволновые фоновые излучения являются остатком тепла от “Большого взрыва”.
Эти три теста полностью поддерживают «Теорию Большого взрыва».
За пределами космологии большого взрыва
«Теория большого взрыва» неполна. Это не объясняет, почему Вселенная так однородна в больших масштабах или неоднородна в малых масштабах.
Это очень полезное приближение, чтобы начать с основ. Но нам нужно выйти за пределы Большого взрыва, чтобы понять вселенную. Нам нужно расширение теории большого взрыва – теория инфляции. Это относится к взрывно быстрому расширению пространства-времени.
Судьба Вселенной
Окончательная судьба вселенной – это либо «Большой хруст», либо «Бесконечное расширение». Судьба вселенной определяется плотностью. Если плотность вселенной меньше критической плотности, вселенная будет расширяться вечно, если плотность вселенной больше критической плотности, тогда гравитация победит, и вселенная снова обрушится на себя, так называемое « Большой Хруст ».