开放宇宙模型
弗里德曼宇宙模型
弗里德曼宇宙模型的一个解。在宇宙学原理这一前提下,解爱因斯坦引力场方程,得宇宙的动态时空度规:
式中r,θ,为球极坐标,t为宇宙时,k为空间曲率署符,R(t)为宇宙距离标度因子,它随时间变化的规律可以用来描述宇宙的过去历史和未来演化趋势。令和分别表示R对宇宙时间的一次变率和二次变率。定义哈勃常数,减速因子。若取H0=50公里/(秒·百万秒差距),宇宙常数Λ=0,当减速因子q0=1/2、空间曲率为零时,宇宙物质有一临界密度ρc=4.7×10克/厘米。倘若目前的宇宙物质平均密度ρ0≤ρc,即0≤q0≤1/2,宇宙将永远膨胀下去。由此算出k=-1或0,即对应于三维双曲空间或平直空间。在此种宇宙中,光线永远回归不到“原处”,这就是开放宇宙模型。假如ρ0>ρc,则q0>1/2,宇宙的膨胀将逐渐减慢,终于停止。由此算出k=+1,即对应于三维球面空间。在这种宇宙中,光线有可能返回到“原处”,因此称闭合宇宙模型,也称胀缩宇宙模型。根据目前的观测资料,从不同的途径求出的减速因子各不相同。按宇宙物质平均密度的观测值,得ρ0<ρc,即q02,宇宙是开放的;按星系的哈勃图,q0>1/2,宇宙是闭合的或胀缩的。这个矛盾目前尚未解决。
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最新修订时间:2024-05-19 09:44
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