Mật độ tới hạn là gì?

Mật độ tới hạn là mật độ năng lượng mà tại đó vũ trụ phẳng về mặt không gian; mật độ trên mức đó ngụ ý độ cong dương và mật độ dưới mức đó ngụ ý độ cong âm, do đó việc so sánh mật độ thực tế với giá trị tới hạn sẽ xác định hình học của không gian.

Các phương trình Friedmann có dự đoán một Vụ Nổ Lớn không?

Khi chạy ngược thời gian, các phương trình cho một vũ trụ bị chi phối bởi vật chất và bức xạ đạt đến một thời điểm có hệ số tỷ lệ bằng 0 và mật độ vô hạn, một nguồn gốc kỳ dị; Vụ Nổ Lớn này là nơi thuyết tương đối rộng cổ điển bị phá vỡ và vật lý mới được kỳ vọng là cần thiết.

Các Phương Trình Friedmann và Vũ Trụ Giãn Nở

Các phương trình Friedmann là dạng vũ trụ học của các phương trình Einstein, liên kết tốc độ giãn nở của vũ trụ với mật độ năng lượng, áp suất và độ cong không gian của nó.

Tìm chủ đề với PaperMindSắp ra mắtFind papers & topics

Tools & resources

Tải xuống bản trình chiếu

Learn & explore

VideoSắp ra mắt

Definition

Các phương trình Friedmann là hai phương trình vi phân thông thường cho hệ số tỷ lệ vũ trụ, được dẫn xuất từ các phương trình Einstein dưới giả định về tính đồng nhất và đẳng hướng, xác định cách kích thước của vũ trụ tiến hóa dựa trên hàm lượng năng lượng và độ cong của nó.

Scope

Chủ đề này bao gồm việc dẫn xuất các phương trình Friedmann và phương trình gia tốc từ metric Robertson-Walker, hệ số tỷ lệ và tham số Hubble, mật độ tới hạn và các tham số mật độ của vật chất, bức xạ, độ cong và năng lượng tối, các lịch sử giãn nở khác nhau (do bức xạ, vật chất và năng lượng tối chi phối), và các điều kiện cho sự giãn nở tăng tốc và nguồn gốc Vụ Nổ Lớn.

Core questions

Làm thế nào các phương trình Einstein được rút gọn thành các phương trình cho một hệ số tỷ lệ duy nhất?
Điều gì quyết định liệu vũ trụ giãn nở mãi mãi, co lại hay tăng tốc?
Vật chất, bức xạ và năng lượng tối thúc đẩy sự giãn nở khác nhau như thế nào?

Key concepts

Hệ số tỷ lệ
Tham số Hubble
Mật độ tới hạn
Các tham số mật độ
Sự giảm tốc và tăng tốc
Điểm kỳ dị Vụ Nổ Lớn

Key theories

Phương trình Friedmann: Bình phương tốc độ giãn nở Hubble bằng tổng của mật độ năng lượng và một số hạng độ cong, do đó mật độ hiện tại của vật chất, bức xạ, độ cong và năng lượng tối xác định hoàn toàn tốc độ giãn nở và hình học của vũ trụ.
Phương trình gia tốc: Phương trình Friedmann thứ hai cho thấy sự giãn nở giảm tốc dưới tác động của vật chất thông thường và bức xạ nhưng tăng tốc khi một thành phần có áp suất âm đủ lớn, chẳng hạn như hằng số vũ trụ, chi phối ngân sách năng lượng.

Clinical relevance

Các phương trình Friedmann là cốt lõi định lượng của mô hình vũ trụ học chuẩn, được sử dụng để khớp với lịch sử giãn nở đo được, suy ra mật độ vật chất tối và năng lượng tối, tính toán tuổi của vũ trụ và truy tìm lịch sử nhiệt trở lại Vụ Nổ Lớn.

History

Friedmann đã dẫn xuất các nghiệm giãn nở và co lại vào năm 1922, và Lemaitre độc lập tái khám phá chúng vào năm 1927 trong khi liên kết chúng với sự lùi xa quan sát được của các thiên hà; phép đo của Hubble năm 1929 về mối quan hệ dịch chuyển đỏ-khoảng cách đã xác nhận sự giãn nở vũ trụ, chứng minh tính đúng đắn của các mô hình động lực học Friedmann so với vũ trụ tĩnh của Einstein.

Key figures

Aleksandr Friedmann
Georges Lemaitre
Edwin Hubble

Seminal works

friedmann1922
weinberg2008

Frequently asked questions

Mật độ tới hạn là gì?: Mật độ tới hạn là mật độ năng lượng mà tại đó vũ trụ phẳng về mặt không gian; mật độ trên mức đó ngụ ý độ cong dương và mật độ dưới mức đó ngụ ý độ cong âm, do đó việc so sánh mật độ thực tế với giá trị tới hạn sẽ xác định hình học của không gian.
Các phương trình Friedmann có dự đoán một Vụ Nổ Lớn không?: Khi chạy ngược thời gian, các phương trình cho một vũ trụ bị chi phối bởi vật chất và bức xạ đạt đến một thời điểm có hệ số tỷ lệ bằng 0 và mật độ vô hạn, một nguồn gốc kỳ dị; Vụ Nổ Lớn này là nơi thuyết tương đối rộng cổ điển bị phá vỡ và vật lý mới được kỳ vọng là cần thiết.