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宇宙学简介:现代宇宙学中的物理学工具箱

科学探索万象经验2023-05-08

宇宙学是物理学中最古老的主题之一,在17世纪引入哥白尼原理后,它成为了一门严谨的科学。哥白尼原理表明所有天体都受相同的物理学支配,这在今天看来是很明显的道理,但当时还不清楚物理定律在火星上是否会有所不同。

1915年之后,在接下来的几年里,人们有了许多有趣的发现和观察,并且通过弗里德曼方程,我们得到了整个宇宙的模型。不久之后,欧文·哈勃发现了我们银河系之外的星系。20世纪的所有这些发展构成了现代宇宙学的核心,但我们仍在发现新事物并更多地了解我们的宇宙。

观测结果

我们还能够观察到非常遥远的超新星,通过观察此类物体的红移,我们对宇宙的膨胀有了更好的了解。宇宙正在膨胀的事实在1920年代首次被理解,但直到最近我们才意识到宇宙正在以更快的速度膨胀,这导致了2011年的诺贝尔奖。

到目前为止所提到的所有事情都帮助科学家们提高了我们对宇宙的理解,它导致了我们已经讨论过的λCDM模型,这个模型在数学上是基于弗里德曼方程的。

另一个谜团是引力常数或暗能量。这种能量起到某种反重力作用,导致宇宙加速膨胀。这种暗能量是什么,仍然是一个很大的谜。

有趣的研究领域

宇宙学在上个世纪取得了长足的进步,我们已经意识到我们生活在一个非常巨大的宇宙中。有趣的是,我们仍然不知道宇宙是否是无限的,这是因为我们看不到宇宙的任何边缘。同样,对于早期宇宙,我们还有很多需要了解,因为我们最终会达到超越已知物理学的地步。所以,虽然还有很多我们不知道的东西,但已经取得了进展,在新实验和新物理学的帮助下,我们可以期望在宇宙学方面学习和理解更多知识。

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