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宇宙到底什么样?

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如题


1楼2019-04-13 01:34回复
    科学家眼里的宇宙到底是什么样?
    其实,对于宇宙的研究,历经了一代又一代科学家的努力,学者们猛然发现:随着研究的深入,越发觉得人类如此之渺小,宇宙的一切越发越广阔,越发越难以预测。
    科学家对于宇宙的描述,其实不像很多人以为的那样,就是简单地讲一下宇宙是什么样子的。他们其实会根据观测建立一个宇宙模型,这个模型通常是用数学语言来表述的。这样做的关键其实是为了预测。
    托勒密的地心说模型
    1900多年前,古罗马帝国有位天文学家托勒密,他是最早建立完整宇宙模型的人。这个宇宙模型被称为:地心说模型,是托勒密基于大量的观测数据和各种理论相结合的成果。

    在当时,这个模型已经能够指导人们预测天象,而且理论核心“地球是宇宙的中心”深得教会人士的认同。于是,这套理论被广泛使用,也是在众多宇宙模型中寿命最长的,流行了近1400年。
    牛顿世界观的宇宙模型
    不过,地心说模型也有自身的问题,因为它是基于亚里士多德的运动学理论,在这套体系里天体的运行只能是匀速圆周运动,但是实际观测中并不是这样,为了拟合现实和理论之间的矛盾,托勒密假设了80多个圈圈,一环套一环,使得现实观察可以符合亚里士多德的理论。

    不过,这无形之中增加了大量的运算,用起来超级麻烦。哥白尼对此很不满,他尝试去简化,但也摒弃不了亚里士多德的理论,最终提出了日心说模型。

    只是这个宇宙模型少用了一些圈圈,但还有40多个,还是很麻烦,而且也没有比托勒密的地心说模型更精准。
    这个时候,有个被后世人成为“天空立法者”的开普勒提出了自己的观点,他基于大量的观测数据发现,其实天体的轨道是椭圆的,这一下子就把这些圈圈赶出了日心说模型,运算大幅度的锐减,而且还十分精准,所以说,放弃一个固有的观念确实很难,做到了说不定能够有很大的收获。

    不过,还是有个问题,开普勒一直没有办法解释为什么天体轨迹会是椭圆的。这个时候,物理学界大佬牛顿出手了,他提出了自己的运动学理论,这套理论完爆亚里士多德的运动学理论。其次,他基于开普勒的理论提出了“万有引力定律”,成功解释了开普勒没能解释的问题“为什么天体轨迹会是椭圆


    2楼2019-04-13 01:38
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      经过牛顿这一顿折腾,日心说模型也没了,取而代之的是牛顿的宇宙模型,这个模型的内核是天体运动是跟距离平方反比的力的作用下运动。运动轨道不需要再观测了,可以直接通过计算预测很多未知的事物。
      相对论宇宙模型
      看起来牛顿的宇宙模型已经很完美了,实际上问题还是很多。首先,如果万物之间是引力,那宇宙应该在引力的作用下向中心收缩的。牛顿为了弥补这个漏洞,只能提出一个假设:宇宙是无限大的,没有中心,或者处处都是中心,这样就不会有向中心收缩的情况。这也是为什么日心说模型会被踢出局的原因。
      但牛顿还是高兴的太早,后来科学家发现光速不变原理,这又违反的牛顿运动学的基本假设。也就是说,牛顿世界观模型看样子是不适用于超大尺度和高速的世界。紧接着,爱因斯坦的广义相对论横空出世,他弥补了牛顿世界观模型出现的问题,不过爱因斯坦深受前人“宇宙恒定不变”的影响,在广义相对论中的爱因斯坦场方程加了一个常数项,使得宇宙变成一个静态的世界。

      此处的Λ是宇宙常数,其物理意义是宇宙真空场。Λ*g_uv为宇宙项。
      看起来好像很完美了,可惜,爱因斯坦没得意太久。弗里德曼等科学家基于爱因斯坦场方程的研究,认为爱因斯坦的常数项是多余的,宇宙应该是膨胀的。紧接着,哈勃通过观测也发现了宇宙正在膨胀。

      所以,相对论宇宙模型被修正,这个理论认为:宇宙会随着时间的推移而变化,尤其是会膨胀。并且预言了宇宙大爆炸之后的38万年会留下宇宙背景辐射,这后来被彭齐亚斯和威尔逊的观测所证实。

      修正后的宇宙模型,我们现在更多的称为:大爆炸宇宙模型。

      LCDM模型


      3楼2019-04-13 01:40
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        随便说怎么样,反正都是死无对证


        IP属地:广东9楼2021-03-05 16:44
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