सापेक्षतावादी ब्रह्मांड विज्ञान

सापेक्षतावादी ब्रह्मांड विज्ञान आइंस्टीन क्षेत्र समीकरणों को पूरे ब्रह्मांड पर लागू करता है, जो फ्रीडमैन-लेमैत्रे-रॉबर्टसन-वॉकर समाधानों के माध्यम से इसकी बड़े पैमाने की ज्यामिति और विस्तार का प्रतिरूपण करता है।

Definition

सापेक्षतावादी ब्रह्मांड विज्ञान सामान्य सापेक्षता की वह शाखा है जो ब्रह्मांड को एक गतिशील दिक्काल के रूप में मानती है, ब्रह्मांडीय विस्तार, ज्यामिति और कारण संरचना का वर्णन करने के लिए आइंस्टीन समीकरणों के समरूप और समदैशिक फ्रीडमैन-लेमैत्रे-रॉबर्टसन-वॉकर समाधानों का उपयोग करती है।

Scope

यह क्षेत्र ब्रह्मांड के सामान्य-सापेक्षतावादी विवरण को शामिल करता है: बड़े पैमाने पर समरूपता और समदैशिकता की धारणा, रॉबर्टसन-वॉकर मीट्रिक और फ्रीडमैन समीकरण जो स्केल फैक्टर को नियंत्रित करते हैं, ब्रह्मांडीय रेडशिफ्ट और दूरी के माप, इसके कण और घटना क्षितिज के साथ कारण संरचना, और छोटे विक्षोभों के ब्रह्मांडीय संरचना में विकसित होने का सापेक्षतावादी उपचार। यह ब्रह्मांड विज्ञान के अवलोकन खगोल विज्ञान उपक्षेत्र का गुरुत्वाकर्षण-सिद्धांत पूरक है।

Sub-topics

• ब्रह्मांडीय रेडशिफ्ट और दूरी
• फ्रीडमैन समीकरण और विस्तारित ब्रह्मांड
• क्षितिज और कार्य-कारण संरचना
• सापेक्षतावादी संरचना निर्माण

Core questions

• आइंस्टीन समीकरण एक विस्तारित, समरूप ब्रह्मांड का वर्णन कैसे करते हैं?
• ब्रह्मांड की ज्यामिति और विस्तार के इतिहास को क्या निर्धारित करता है?
• रेडशिफ्ट और दूरी अंतरिक्ष के विस्तार से कैसे संबंधित हैं?
• सापेक्षतावादी विस्तार कौन सी कारण सीमाएँ, यानी क्षितिज, लगाता है?

Key concepts

• ब्रह्मांडीय सिद्धांत
• रॉबर्टसन-वॉकर मीट्रिक
• स्केल फैक्टर और हबल पैरामीटर
• फ्रीडमैन समीकरण
• ब्रह्मांडीय रेडशिफ्ट
• कण और घटना क्षितिज

Key theories

ब्रह्मांडीय सिद्धांत और FLRW मीट्रिक

यह मानते हुए कि ब्रह्मांड बड़े पैमाने पर समरूप और समदैशिक है, रॉबर्टसन-वॉकर मीट्रिक को अलग करता है, जिसमें सभी स्थानिक जानकारी एक एकल समय-निर्भर स्केल फैक्टर और एक स्थिर स्थानिक वक्रता तक कम हो जाती है।

फ्रीडमैन गतिकी

आइंस्टीन समीकरणों में रॉबर्टसन-वॉकर मीट्रिक डालने से फ्रीडमैन समीकरण प्राप्त होते हैं, जो विस्तार दर को ऊर्जा घनत्व और वक्रता से जोड़ते हैं, यह निर्धारित करते हुए कि ब्रह्मांड हमेशा के लिए फैलता है, फिर से सिकुड़ता है, या त्वरित होता है।

Clinical relevance

सापेक्षतावादी ब्रह्मांड विज्ञान मानक ब्रह्मांडीय मॉडल की सैद्धांतिक रीढ़ प्रदान करता है: यह विस्तार दर, ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि और बड़े पैमाने की संरचना के मापन को तैयार करता है, और यह वह सेटिंग है जिसमें डार्क मैटर, डार्क एनर्जी और मुद्रास्फीति के प्रारंभिक-ब्रह्मांड भौतिकी को तैयार किया जाता है।

History

आइंस्टीन का 1917 का स्थिर मॉडल फ्रीडमैन (1922) और लेमैत्रे (1927) के गतिशील समाधानों के लिए मार्ग प्रशस्त किया, जिन्होंने एक विस्तारित ब्रह्मांड की भविष्यवाणी की जिसे बाद में हबल के रेडशिफ्ट-दूरी संबंध द्वारा पुष्टि की गई; रॉबर्टसन और वॉकर ने 1930 के दशक में मीट्रिक को कठोरता से स्थापित किया, और यह ढांचा सभी आधुनिक ब्रह्मांड विज्ञान का आधार है।

Debates

बड़े पैमाने पर समरूपता और औसत की वैधता

क्या असमान वास्तविक ब्रह्मांड का एक चिकने फ्रीडमैन मॉडल में औसत करने से व्यवस्थित 'बैकरीएक्शन' प्रभाव उत्पन्न होते हैं जो डार्क एनर्जी की नकल करते हैं, इस पर बहस होती है; अधिकांश विश्लेषणों में ऐसे प्रभाव छोटे पाए जाते हैं, लेकिन ब्रह्मांडीय गतिकी में असमरूपता की सटीक भूमिका एक शोध प्रश्न बनी हुई है।

Key figures

• Aleksandr Friedmann
• Georges Lemaitre
• Howard Robertson
• Arthur Walker

Seminal works

• friedmann1922
• weinberg2008

Frequently asked questions

क्या ब्रह्मांड किसी चीज़ में फैल रहा है?

नहीं। सापेक्षतावादी ब्रह्मांड विज्ञान में विस्तार स्केल फैक्टर की वृद्धि है जो दिक्काल के भीतर ही आकाशगंगाओं के बीच की दूरी को बढ़ाती है; ब्रह्मांड किसी बाहरी स्थान में नहीं फैलता है, और ज्यामिति बिना किसी सीमा के अनंत या परिमित हो सकती है।

सापेक्षतावादी ब्रह्मांड विज्ञान अवलोकन ब्रह्मांड विज्ञान से कैसे भिन्न है?

सापेक्षतावादी ब्रह्मांड विज्ञान ब्रह्मांडीय दिक्काल का सामान्य-सापेक्षता सिद्धांत है, जो समीकरणों और ज्यामिति की आपूर्ति करता है, जबकि अवलोकन खगोल विज्ञान उपक्षेत्र ब्रह्मांड को मापने पर केंद्रित है; यह क्षेत्र गुरुत्वाकर्षण ढांचा प्रदान करता है जिसके भीतर उन अवलोकनों की व्याख्या की जाती है।