نسبیت عام در کیهانشناسی
نسبیت عام نظریه گرانشی را فراهم میکند که کیهانشناسی بر آن استوار است و چگونگی خمیدگی فضا-زمان توسط ماده و انرژی جهان و پیشرانی انبساط آن را توصیف میکند.
Definition
نسبیت عام در کیهانشناسی کاربرد معادلات میدان اینشتین در کل جهان است، که توزیع ماده و انرژی در مقیاس بزرگ را به عنوان منبعی در نظر میگیرد که خمیدگی و انبساط فضا-زمان را تحت فرض همگنی و همسانگردی تعیین میکند.
Scope
این موضوع نقش معادلات میدان اینشتین را به عنوان قانون حاکم بر دینامیک کیهانی، اصل کیهانشناختی همگنی و همسانگردی که رده راهحلهای FLRW را انتخاب میکند، معنای جمله ثابت کیهانشناختی، توصیف انتشار نور و افقها در فضا-زمان خمیده، و چگونگی ارتباط هندسه نسبیتی بین انتقال به سرخهای قابل مشاهده و فواصل با انبساط زیربنایی را پوشش میدهد.
Core questions
- معادلات میدان اینشتین چگونه دینامیک جهان را کنترل میکنند؟
- چرا اصل کیهانشناختی هندسه را به فضا-زمانهای FLRW محدود میکند؟
- خمیدگی فضا-زمان چگونه فواصل قابل مشاهده، انتقال به سرخها و افقها را شکل میدهد؟
Key concepts
- معادلات میدان اینشتین
- خمیدگی فضا-زمان
- اصل کیهانشناختی
- ثابت کیهانشناختی
- تانسور متریک
- ژئودزیکها
- افق ذره
Key theories
- معادلات میدان اینشتین
- معادلات میدان خمیدگی فضا-زمان را به محتوای انرژی و تکانه آن مرتبط میکنند و قانون دینامیکی را ارائه میدهند که با اعمال آن به جهان، مدلهای فریدمان انبساط کیهانی را به دست میآورد.
- اصل کیهانشناختی
- در مقیاسهای بزرگ، جهان همگن و همسانگرد فرض میشود، که هندسههای FLRW را مشخص میکند و معادلات میدان را به سیستم فریدمان به طور چشمگیری ساده میکند.
Mechanisms
تنش-انرژی سیال کیهانی از طریق معادلات اینشتین منبع خمیدگی فضا-زمان است؛ اعمال همگنی و همسانگردی متریک را به فرم FLRW کاهش میدهد، و سپس معادلات عامل مقیاس و مسیرهای ژئودزیکی نور را که فواصل و انتقال به سرخهای قابل مشاهده را تعیین میکنند، مشخص میکنند.
Clinical relevance
نسبیت عام بنیان نظری کیهانشناسی است: معادلات پیشبینیکننده انبساط، خمش نور، و ساختار افق را فراهم میکند، و پیشبینیهای آن، از عدسی گرانشی تا رشد اغتشاشات، برای تفسیر بررسیهای کیهانشناختی ضروری هستند.
History
اینشتین در سال ۱۹۱۷ نسبیت عام را در مورد جهان به کار برد و ثابت کیهانشناختی را برای اجازه دادن به یک کیهان ایستا معرفی کرد؛ کشف انبساط مدل ایستا را غیرقابل دفاع کرد، و کیهانشناسی نسبیتی به چارچوب FLRW تبدیل شد که زیربنای مدل مدرن بیگ بنگ است.
Debates
- واکنش متقابل و میانگینگیری
- از آنجا که جهان واقعی تنها به صورت آماری همگن است، بحثی وجود دارد که آیا میانگینگیری توزیع ناهمگن ماده اصلاحاتی را در توصیف هموار فریدمان ایجاد میکند یا خیر، که این مسئله به عنوان مشکل واکنش متقابل شناخته میشود.
Key figures
- Albert Einstein
- Willem de Sitter
- Hermann Weyl
- Howard Robertson
Related topics
Seminal works
- einstein1917
Frequently asked questions
- نسبیت عام در کیهانشناسی چه تفاوتی با مطالعه فیزیک نسبیت دارد؟
- زیرشاخه فیزیک نسبیت و گرانش به طور کلی به مطالعه این نظریه میپردازد، از جمله سیاهچالهها و امواج گرانشی؛ در اینجا تمرکز به طور خاص بر کاربرد معادلات میدان در کل جهان برای استخراج انبساط، هندسه و ساختار قابل مشاهده آن است.
- چرا اینشتین ثابت کیهانشناختی را معرفی کرد؟
- اینشتین در سال ۱۹۱۷ ثابت کیهانشناختی را برای دستیابی به یک جهان ایستا که با دیدگاه غالب آن زمان سازگار بود، اضافه کرد؛ پس از کشف انبساط، این اصطلاح برای آن منظور غیرضروری شد، اگرچه بعدها به عنوان توصیف اصلی انرژی تاریک بازگشت.