Nyob rau xyoo pua 20th, ib tug kws tshawb fawb hluas hu ua Albert Einstein tau saib cov khoom ntawm lub teeb thiab huab cua thiab lawv cuam tshuam rau ib leeg. Qhov tshwm sim ntawm nws qhov kev xav yog qhov kev xav ntawm kev sib raug zoo. Nws txoj haujlwm tau hloov pauv niaj hnub physics thiab astronomy nyob rau hauv ib txoj kev uas tseem xav tau niaj hnub no. Txhua tus tub ntxhais kawm kawm lawv qhov kev sib npaug E=MC2 nto moo kom nkag siab tias qhov loj thiab lub zog muaj feem cuam tshuam li cas. Qhov no yog ib qho ntawm qhov tseeb qhov tseeb ntawm lub neej ntawm cosmos.
Dab tsi yog qhov cosmological tas li?
Sib sib zog nqus raws li Einstein cov kev sib npaug rau kev sib raug zoo, lawv tau nthuav tawm ib qho teeb meem. Nws nrhiav kev piav qhia seb qhov loj thiab lub teeb muaj nyob hauv lub ntiaj teb li cas, lawv txoj kev sib cuam tshuam tuaj yeem ua rau lub ntiaj teb zoo li cas (uas yog, tsis nthuav dav) ntug. Hmoov tsis zoo, nws qhov sib npaug tau kwv yees tias nws yuav cog lus lossis nthuav dav, thiab yuav ua li ntawd mus ib txhis, tab sis nws thiaj li mus txog qhov chaw uas nws yuav cog lus.
Nws tsis zoo rau nws, yog li Einstein yuav tsum tau piav qhia ib txoj hauv kev los tuav lub ntiajteb txawj nqus,los piav txog lub ntiaj teb zoo li qub. Tom qab tag nrho, feem ntau physicists thiab astronomers ntawm nws lub sijhawm tsuas yog xav tias qhov no yog qhov teeb meem. Yog li Einstein tau tsim lub Fudge qhov tseem ceeb, hu ua "cosmological tas li," uas tau txiav txim rau qhov sib npaug thiab ua rau lub ntiaj teb uas tsis nthuav tawm lossis cog lus. Nws tuaj nrog lub cim "lambda" (Greek tsab ntawv), qhia txog lub zog ceev hauv lub tshuab nqus tsev. Nws tswj kev nthuav dav, thiab nws qhov tsis muaj nres qhov txheej txheem no. Tam sim no xav tau ib qho tseem ceeb los piav qhia txoj kev xav ntawm cosmological.
Yuav suav li cas?
Albert Einstein tau nthuav tawm thawj tus qauv ntawm txoj kev xav ntawm kev sib raug zoo (GR) rau pej xeem thaum lub Kaum Ib Hlis 25, 1915. Einstein thawj qhov sib npaug zoo li no:
Nyob hauv lub ntiaj teb niaj hnub no, lub cosmological tas li yog:
Qhov kab zauv no piav txog txoj kev xav ntawm kev sib txheeb. Tsis tas li ntawd, qhov tas mus li tseem hu ua tus tswv cuab lambda.
Galaxy thiab lub ntiaj teb nthuav dav
Lub cosmological tas li tsis kho tej yam uas nws xav tau. Qhov tseeb, nws ua haujlwm, tab sis tsuas yog ib ntus xwb. Qhov teeb meem ntawm lub cosmological tas li tsis tau daws.
Qhov no txuas ntxiv mus txog thaum lwm tus kws tshawb fawb hluas, Edwin Hubble, ua qhov kev soj ntsuam tob ntawm cov hnub qub sib txawv hauv cov galaxies nyob deb. Lawv flicker qhia qhov kev ncua deb rau cov qauv cosmic thiab ntau dua.
Hubble txoj haujlwm tau nthuav tawmTsis yog tsuas yog lub qab ntuj khwb suav nrog ntau lwm lub galaxies, tab sis raws li nws muab tawm, nws tau nthuav dav, thiab tam sim no peb paub tias tus nqi ntawm cov txheej txheem no hloov pauv raws sijhawm. Qhov no tau txo qis Einstein lub cosmological tas li mus rau xoom, thiab tus kws tshawb fawb zoo yuav tsum tau kho nws qhov kev xav. Cov kws tshawb fawb tsis tau tso tseg kiag li. Txawm li cas los xij, Einstein tom qab hu ua ntxiv nws qhov tsis tu ncua rau kev sib txheeb dav dav qhov yuam kev loj tshaj ntawm nws lub neej. Tab sis puas yog?
New cosmological tas li
Nyob rau xyoo 1998, ib pab kws tshawb fawb ua haujlwm nrog Hubble Space Telescope, kawm nyob deb supernovae, pom ib yam dab tsi uas tsis tau xav txog: kev nthuav dav ntawm lub ntiaj teb yog nrawm dua. Tsis tas li ntawd, qhov kev nrawm ntawm cov txheej txheem tsis yog qhov lawv xav tau thiab tau ua dhau los.
Vim tias lub qab ntuj khwb muaj huab hwm coj, nws zoo nkaus li tias qhov kev nthuav dav yuav tsum qeeb, txawm tias nws me me. Yog li, qhov kev tshawb pom no zoo li cuam tshuam qhov sib npaug thiab Einstein lub cosmological tsis tu ncua kwv yees. Astronomers tsis to taub yuav ua li cas piav qhia meej acceleration ntawm expansion. Vim li cas, qhov no tshwm sim li cas?
teb rau cov lus nug
Tau piav qhia qhov nrawm thiab qhov kev xav ntawm cosmological txog nws, cov kws tshawb fawb tau rov qab los rau lub tswv yim ntawm qhov kev xav qub.
Lawv qhov kev kwv yees zaum kawg tsis txiav txim siab txog qhov muaj qee yam hu ua lub zog tsaus ntuj. Nws yog ib yam dab tsi uas tsis tuaj yeem pom lossis hnov, tab sis nws cov teebmeem tuaj yeem ntsuas tau. Nws yog tib yam li tsaus ntujteeb meem: nws cov txiaj ntsig tuaj yeem txiav txim siab seb nws cuam tshuam li cas rau lub teeb thiab pom teeb meem.
Astronomers tej zaum tseem tsis tau paub tias lub zog tsaus ntuj no yog dab tsi. Txawm li cas los xij, lawv paub tias nws cuam tshuam rau kev nthuav dav ntawm lub qab ntuj khwb. Txhawm rau kom nkag siab txog cov txheej txheem no, xav tau sijhawm ntxiv rau kev soj ntsuam thiab tshuaj xyuas. Tej zaum txoj kev tshawb xav cosmological tsis yog lub tswv yim phem tom qab tag nrho? Tom qab tag nrho, nws tuaj yeem piav qhia los ntawm kev xav tias lub zog tsaus ntuj muaj nyob. Thaj, qhov no yog qhov tseeb thiab cov kws tshawb fawb yuav tsum nrhiav kev piav qhia ntxiv.
Yuav ua li cas thaum pib?
Einstein tus qauv cosmological qub yog tus qauv zoo li qub nrog cov duab puab kheej kheej. Cov nyhuv gravitational ntawm cov teeb meem ua rau muaj kev nrawm hauv cov qauv no, uas Einstein tsis tuaj yeem piav qhia, txij li lub sijhawm ntawd nws tsis tau paub tias lub qab ntuj khwb tau nthuav dav. Yog li ntawd, tus kws tshawb fawb tau qhia txog lub cosmological tas mus li rau hauv nws qhov kev sib npaug ntawm kev sib raug zoo. Qhov no tsis tu ncua yog siv los tiv thaiv lub gravitational rub ntawm cov teeb meem, thiab yog li nws tau raug piav raws li cov nyhuv anti-gravity.
Omega Lambda
Hloov ntawm cosmological tas li nws tus kheej, cov kws tshawb fawb feem ntau hais txog kev sib raug zoo ntawm lub zog ntom ntom vim nws thiab qhov tseem ceeb ntawm lub ntiaj teb. Tus nqi no feem ntau yog qhia raws li hauv qab no: ΩΛ. Hauv lub ntiaj teb tiaj tus, ΩΛ sib raug rau ib feem ntawm nws lub zog ntom ntom, uas kuj tau piav qhia los ntawm cosmological tas li.
Nco ntsoov tias qhov kev txhais no muaj feem cuam tshuam rau qhov tseem ceeb ntawm lub sijhawm tam sim no. Nws hloov lub sijhawm, tab sis qhov ceevlub zog, vim lub cosmological tas li, tseem tsis hloov pauv thoob plaws hauv keeb kwm ntawm lub ntiaj teb.
Cia peb xav ntxiv seb cov kws tshawb fawb niaj hnub tsim txoj kev xav no li cas.
Cosmological pov thawj
Txoj kev kawm tam sim no ntawm lub ntiaj teb nrawm nrawm tam sim no tau ua haujlwm heev, nrog ntau qhov kev sim sib txawv uas suav nrog ntau lub sijhawm sib txawv, qhov ntev thiab cov txheej txheem ntawm lub cev. Tus qauv cosmological CDM tau tsim, uas lub ntiaj teb yog tiaj tus thiab muaj cov yam ntxwv hauv qab no:
- zog ceev, uas yog kwv yees li 4% ntawm baryonic teeb meem;
- 23% qhov tsaus ntuj;
- 73% ntawm cosmological tas mus li.
Qhov kev soj ntsuam tseem ceeb uas tau coj lub cosmological tsis tu ncua rau nws qhov tseem ceeb tam sim no yog qhov kev tshawb pom uas nyob deb Hom Ia (0<z<1) supernovae siv los ua cov taws tswm ciab tsis muaj zog tshaj qhov xav tau hauv lub ntiaj teb qeeb. Txij thaum ntawd los, ntau pab pawg tau lees paub qhov tshwm sim no nrog ntau lub supernovae thiab ntau yam redshifts.
Cia peb piav kom ntxaws ntxiv. Qhov tseem ceeb tshwj xeeb hauv kev xav hauv cosmological tam sim no yog cov kev soj ntsuam uas tsis tshua muaj siab redshift (z>1) supernovae yog ci dua li qhov xav tau, uas yog kos npe uas xav tau los ntawm lub sij hawm deceleration ua rau peb lub sij hawm acceleration tam sim no. Ua ntej tshaj tawm cov txiaj ntsig ntawm supernova hauv xyoo 1998, twb muaj ob peb kab ntawm cov pov thawj uas ua rau txoj hauv kev rau kev nrawm nrawm.kev lees txais ntawm txoj kev xav ntawm acceleration ntawm lub ntiaj teb nrog kev pab los ntawm supernovae. Tshwj xeeb, peb ntawm lawv:
- Lub qab ntuj khwb tig los ua hluas dua cov hnub qub tshaj plaws. Lawv evolution tau kawm zoo, thiab kev soj ntsuam ntawm lawv nyob rau hauv globular pawg thiab lwm qhov chaw qhia tau hais tias cov laus tshaj formations muaj tshaj 13 billion xyoo. Peb tuaj yeem sib piv qhov no rau lub hnub nyoog ntawm lub ntiaj teb los ntawm kev ntsuas nws qhov nthuav dav hnub no thiab taug qab rov qab mus rau lub sijhawm ntawm Big Bang. Yog hais tias lub qab ntuj khwb slows down rau nws tam sim no ceev, ces lub hnub nyoog yuav tsawg dua yog hais tias nws accelerated rau nws tam sim no tus nqi. Lub tiaj tus, qhov teeb meem nkaus xwb lub ntiaj teb yuav muaj hnub nyoog 9 billion xyoo, qhov teeb meem loj uas xav tias nws yog ob peb billion xyoo yau dua cov hnub qub qub. Ntawm qhov tod tes, lub ntiaj teb tiaj tus nrog 74% ntawm cov cosmological tas li yuav muaj txog 13.7 billion xyoo. Yog li pom tias tam sim no nws tab tom nrawm daws lub hnub nyoog paradox.
- Ntau lub galaxies nyob deb heev. Lawv tus lej twb tau siv dav hauv kev sim kwv yees qhov kev ncua deb ntawm kev nthuav dav ntawm Lub Ntiaj Teb. Tus nqi ntawm qhov chaw ntawm ob lub redshifts txawv nyob ntawm qhov nthuav keeb kwm (rau lub kaum sab xis muab). Siv tus naj npawb ntawm galaxies nruab nrab ntawm ob lub redshifts raws li kev ntsuas ntawm qhov ntim ntawm qhov chaw, cov neeg soj ntsuam tau txiav txim siab tias cov khoom nyob deb yuav tshwm sim loj heev piv rau kev kwv yees ntawm lub ntiaj teb qeeb. Txawm hais tias lub luminosity ntawm galaxies los yog lawv cov naj npawb ntawm ib chav tsev ntim hloov zuj zus mus rau lub sij hawm nyob rau hauv txoj kev npaj txhij txog, los yog cov ntim peb xam tau yuam kev. Qhov teeb meem nrawm tuaj yeemyuav piav qhia qhov kev soj ntsuam yam tsis ua rau muaj kev xav txawv txawv ntawm galaxy evolution.
- Qhov kev sib haum xeeb ntawm lub ntiaj teb (txawm tias muaj pov thawj tsis tiav). Siv qhov ntsuas kub ntawm qhov hloov pauv hauv cosmic microwave keeb kwm yav dhau (CMB), txij li lub sijhawm thaum lub ntiaj teb muaj hnub nyoog txog 380,000 xyoo, nws tuaj yeem txiav txim siab tias nws yog spatial tiaj tus nyob rau hauv ob peb feem pua. Los ntawm kev sib txuas cov ntaub ntawv no nrog kev ntsuas qhov tseeb ntawm qhov ceev ntawm cov teeb meem hauv lub ntiaj teb, nws pom tseeb tias nws tsuas muaj li 23% ntawm qhov tseem ceeb. Ib txoj hauv kev los piav qhia lub zog uas ploj lawm yog siv cov cosmological tas li. Raws li nws tau muab tawm, qee qhov ntawm nws tsuas yog tsim nyog los piav qhia qhov nrawm pom hauv cov ntaub ntawv supernova. Qhov no tsuas yog qhov yuav tsum tau ua kom lub qab ntuj khwb tiaj tus. Yog li ntawd, lub cosmological tas mus li daws qhov pom kev tsis sib haum xeeb ntawm kev soj ntsuam ntawm cov teeb meem ceev thiab CMB.
yog dab tsi?
Yuav teb cov lus nug uas tshwm sim, xav txog cov hauv qab no. Cia peb sim piav qhia lub ntsiab lus ntawm lub cosmological tas li.
Peb coj qhov sib npaug GR-1917 thiab muab cov metric tensor gab tawm ntawm pawg. Yog li ntawd, nyob rau hauv lub brackets peb yuav muaj cov lus qhia (R / 2 - Λ). Tus nqi ntawm R yog sawv cev yam tsis muaj qhov ntsuas - qhov no yog qhov qub, scalar curvature. Yog tias koj piav qhia ntawm tus ntiv tes - qhov no yog qhov sib txuam ntawm lub vojvoog ntawm lub voj voog / kheej kheej. Qhov chaw tiaj tus sib raug rau R=0.
Nyob hauv kev txhais lus no, tus nqi tsis yog xoom ntawm Λ txhais tau tias peb lub ntiaj teb yog nkhauslos ntawm nws tus kheej, suav nrog hauv qhov tsis muaj lub ntiajteb txawj nqus. Txawm li cas los xij, feem ntau physicists tsis ntseeg qhov no thiab ntseeg tias qhov curvature pom yuav tsum muaj qee qhov ua rau sab hauv.
Dark matter
lo lus no yog siv rau qhov kev xav hauv lub qab ntuj khwb. Nws yog tsim los piav qhia ntau yam teeb meem nrog tus qauv Big Bang cosmological qauv. Astronomers kwv yees tias kwv yees li 25% ntawm lub ntiaj teb yog tsim los ntawm cov teeb meem tsaus ntuj (tej zaum sib sau los ntawm cov khoom tsis zoo xws li neutrinos, axions, lossis Weakly Interacting Massive Particles [WIMPs]). Thiab 70% ntawm lub ntiaj teb nyob rau hauv lawv cov qauv muaj txawm ntau tsis meej pem lub zog, tawm tsuas yog 5% rau tej teeb meem.
Creationist cosmology
Xyoo 1915, Einstein daws qhov teeb meem ntawm kev tshaj tawm nws txoj kev xav ntawm kev sib raug zoo. Nws tau pom tias qhov kev tsis txaus ntseeg ua ntej yog qhov ua rau lub ntiajteb txawj nqus cuam tshuam qhov chaw thiab lub sijhawm thiab tswj cov kev txav ntawm lub ntiaj chaw thaum lawv nyob ze rau lub cev loj, qhov chaw curvature ntawm qhov chaw tshaj tawm.
Newtonian lub ntiajteb txawj nqus tsis yog ib qho lus piav qhia ntawm lub ntiaj teb kev txav chaw. Tshwj xeeb tshaj yog thaum curvature ntawm qhov chaw txav deb ntawm Euclidean flatness. Thiab kev sib txheeb dav dav piav qhia txog tus cwj pwm pom yuav luag raws nraim. Yog li, tsis muaj teeb meem tsaus ntuj, uas qee tus tau hais tias yog nyob rau hauv lub nplhaib tsis pom ntawm cov teeb meem nyob ib puag ncig lub Hnub, lossis lub ntiaj teb Vulcan nws tus kheej, yuav tsum tau piav qhia qhov tsis xws luag.
Cov Lus Qhia
Nyob rau hauv thaum ntxovlub cosmological tsis tu ncua yuav negligible. Lub sijhawm tom qab, qhov ntom ntawm cov teeb meem yuav tsum yog xoom, thiab lub ntiaj teb yuav khoob. Peb nyob hauv lub sijhawm luv luv cosmological thaum ob qhov teeb meem thiab lub tshuab nqus tsev yog qhov sib piv.
Hauv qhov teeb meem, pom meej, muaj kev koom tes los ntawm ob qho tib si baryons thiab tsis yog baryon qhov chaw, ob qho tib si sib piv (tsawg kawg, lawv qhov piv tsis nyob ntawm lub sijhawm). Qhov kev xav no wobbles nyob rau hauv qhov hnyav ntawm nws unnaturalness, tab sis txawm li cas los xij hla txoj kab tiav ua ntej ntawm kev sib tw, yog li nws zoo haum nrog cov ntaub ntawv.
Ntxiv rau kev lees paub (lossis tsis lees paub) qhov xwm txheej no, qhov kev sib tw tseem ceeb rau cosmologists thiab physicists nyob rau hauv lub xyoo tom ntej yuav nkag siab seb qhov zoo li qhov tsis zoo ntawm peb lub ntiaj teb no tsuas yog qhov zoo sib xws lossis qhov tseeb qhia txog cov qauv hauv paus uas peb tseem tsis tau nkag siab.
Yog tias peb muaj hmoo, txhua yam uas zoo li tsis muaj tseeb tam sim no yuav ua tus yuam sij rau kev nkag siab tob txog kev siv lub cev.
