Tus qauv cosmological ntawm lub Ntiaj Teb yog cov lus piav qhia txog lej uas sim piav qhia vim li cas rau nws lub neej tam sim no. Nws kuj piav txog kev hloov pauv ntawm lub sijhawm.
Cov qauv niaj hnub cosmological ntawm lub Ntiaj Teb yog ua raws li kev xav dav dav ntawm kev sib raug zoo. Nov yog qhov tam sim no muab qhov sawv cev zoo tshaj plaws rau kev piav qhia loj.
thawj science-based cosmological qauv ntawm lub ntiaj teb
Los ntawm nws txoj kev xav ntawm kev sib raug zoo, uas yog qhov kev xav ntawm lub ntiajteb txawj nqus, Einstein sau cov kab zauv uas tswj hwm lub cosmos uas muaj teeb meem. Tab sis Albert xav tias nws yuav tsum zoo li qub. Yog li Einstein qhia ib lo lus hu ua tus qauv cosmological tas li ntawm lub ntiaj teb rau hauv nws qhov sib npaug kom tau txais qhov tshwm sim.
Tom qab ntawd, muab cov txheej txheem ntawm Edwin Hubble, nws yuav rov qab los rau lub tswv yim no thiab lees paub tias lub cosmos tuaj yeem nthuav dav. Raws nraimLub Ntiaj Teb zoo li hauv A. Einstein tus qauv cosmological.
New hypotheses
Tsis ntev tom qab nws, Dutchman de Sitter, Lavxias tus tsim qauv cosmological ntawm Lub Ntiaj Teb Friedman thiab Belgian Lemaitre nthuav tawm cov ntsiab lus tsis zoo li qub rau kev txiav txim siab ntawm cov neeg paub. Lawv xav tau los daws Einstein qhov sib npaug ntawm kev sib txheeb.
Yog tus de Sitter cosmos sib haum rau qhov khoob tas li, tom qab ntawd raws li Friedmann cosmological qauv, Lub Ntiaj Teb nyob ntawm qhov ntom ntawm cov teeb meem hauv nws.
Main hypothesis
Tseem tsis muaj laj thawj rau lub ntiaj teb sawv hauv qhov chaw nruab nrab lossis hauv ib qho chaw muaj cai.
Nov yog thawj txoj kev xav ntawm cov qauv cosmological classical ntawm lub ntiaj teb. Raws li qhov kev xav no, lub ntiaj teb raug suav tias yog:
- Homogeneous, uas yog, nws muaj tib yam khoom txhua qhov chaw ntawm qhov ntsuas cosmological. Tau kawg, ntawm lub dav hlau me, muaj ntau qhov xwm txheej yog tias koj saib, piv txwv li, ntawm Hnub Ci System lossis qhov chaw sab nraum Galaxy.
- Isotropic, uas yog, nws ib txwm muaj tib lub zog hauv txhua qhov kev coj, tsis hais tus neeg saib qhov twg. Tshwj xeeb tshaj yog vim qhov chaw tsis tiaj tus hauv ib qho kev coj.
Qhov kev xav thib ob uas tsim nyog yog lub ntiaj teb kev cai lij choj ntawm physics. Cov kev cai no zoo ib yam nyob txhua qhov chaw thiab txhua lub sijhawm.
Kev xav txog cov ntsiab lus ntawm lub qab ntuj khwb ua cov kua dej zoo meej yog lwm qhov kev xav. Cov yam ntxwv qhov ntev ntawm nws cov khoom yog qhov tsis tseem ceeb piv rau qhov kev ncua deb uas cais lawv.
Parameters
Ntau tus nug: "Piav tus qauv cosmologicalntug." Txhawm rau ua qhov no, ua raws li qhov kev xav yav dhau los ntawm Friedmann-Lemaitre system, peb qhov tsis raug siv uas ua rau muaj kev hloov pauv tag nrho:
- Hubble tas li uas sawv cev rau tus nqi ntawm kev nthuav dav.
- Qhov ntsuas qhov hnyav, uas ntsuas qhov sib piv ntawm ρ ntawm lub ntiaj teb tshawb fawb thiab ib qho ntom ntom, yog hu ua qhov tseem ceeb ρc, uas cuam tshuam nrog Hubble tas li. Tus nqi tam sim no ntawm qhov ntsuas no yog cim Ω0.
- Lub cosmological tas li, cim Λ, yog qhov sib txawv quab yuam rau lub ntiajteb txawj nqus.
Qhov ntom ntawm cov teeb meem yog qhov tseem ceeb rau kev kwv yees nws cov kev hloov pauv: yog tias nws tsis muaj zog heev (Ω 0 > 1), lub ntiajteb txawj nqus yuav tuaj yeem kov yeej qhov nthuav dav thiab cosmos yuav rov qab mus rau nws lub xeev qub.
Txwv tsis pub qhov nce ntxiv mus mus ib txhis. Txhawm rau txheeb xyuas qhov no, piav qhia txog tus qauv cosmological ntawm lub Ntiaj Teb raws li kev xav.
Nws yog qhov tseeb qhov tseeb tias tus neeg tuaj yeem paub txog kev hloov pauv ntawm lub cosmos raws li qhov muaj nuj nqis hauv.
Tus lej loj yuav ua rau lub ntiaj teb kaw. Nws yuav xaus rau hauv nws thawj lub xeev. Ib qho me me ntawm qhov teeb meem yuav ua rau lub ntiaj teb qhib nrog kev nthuav dav tsis kawg. Tus nqi Ω0=1 ua rau qhov tshwj xeeb ntawm qhov chaw tiaj tus.
Lub ntsiab lus tseem ceeb ρc is about 6 x 10–27 kg/m3, uas yog, ob lub hydrogen atoms ib cubic meter.
Daim duab qis no piav qhia vim li cas niaj hnub notus qauv cosmological ntawm cov qauv ntawm lub ntiaj teb xav tias qhov chaw khoob, thiab qhov no tsis yog qhov phem heev.
Kaw lossis qhib ntug?
Qhov ntom ntawm cov teeb meem hauv lub ntiaj teb txiav txim siab nws qhov geometry.
Rau siab impermeability, koj tuaj yeem tau txais qhov chaw kaw nrog qhov curvature zoo. Tab sis nrog qhov ntom ntom hauv qab qhov tseem ceeb, lub ntug qhib yuav tshwm sim.
Nws yuav tsum raug sau tseg tias hom kaw yuav tsum muaj qhov loj me, thaum lub tiaj tus lossis qhib ntug tuaj yeem ua tiav lossis tsis kawg.
Hauv qhov thib ob, qhov sib npaug ntawm cov kaum sab xis ntawm daim duab peb sab qis dua 180 °.
Hauv qhov kaw (piv txwv li, ntawm lub ntiaj teb) daim duab no ib txwm siab dua 180°.
Txhua qhov kev ntsuas kom deb li deb tau ua tsis tiav los qhia qhov nkhaus ntawm qhov chaw.
Cosmological qauv ntawm lub ntiaj teb luv luv
Kev ntsuas ntawm pob txha hluav taws xob siv lub pob Boomerang rov lees paub qhov kev xav ntawm qhov chaw tiaj tus.
Qhov kev xav ntawm qhov chaw tiaj tus yog pom zoo nrog cov ntaub ntawv sim.
Kev ntsuas los ntawm WMAP thiab Planck satellite lees paub qhov kev xav no.
Yog li lub qab ntuj khwb yuav tiaj tus. Tab sis qhov tseeb no tso tib neeg ua ntej ob lo lus nug. Yog tias nws tiaj tus, nws txhais tau hais tias cov khoom ntom ntom yog sib npaug rau qhov tseem ceeb Ω0=1. Tab sis, qhov loj tshaj plaws, pom teeb meem hauv lub qab ntuj khwb tsuas yog 5% ntawm qhov impenetrability.
Ib yam li thaum yug los ntawm galaxies, yuav tsum tig rov los rau qhov tsaus ntuj.
Hnub nyoog ntawm Lub Ntiaj Teb
Cov kws tshawb fawb tauqhia tias nws yog proportional rau reciprocal ntawm lub Hubble tas li.
Yog li, lub ntsiab txhais ntawm qhov tsis tu ncua yog qhov teeb meem tseem ceeb rau cosmology. Kev ntsuas tsis ntev los no qhia tau tias lub cosmos tam sim no nyob nruab nrab ntawm 7 thiab 20 billion xyoo.
Tab sis lub qab ntuj khwb yuav tsum muaj hnub nyoog tshaj nws cov hnub qub tshaj plaws. Thiab lawv kwv yees li ntawm 13 txog 16 billion xyoo.
Kwv yees li 14 billion xyoo dhau los, lub qab ntuj khwb tau pib nthuav dav mus rau txhua qhov kev taw qhia los ntawm qhov chaw me me uas tsis muaj qhov kawg uas hu ua qhov sib txawv. Qhov xwm txheej no hu ua Big Bang.
Nyob rau hauv thawj ob peb feeb ntawm qhov pib ntawm kev nce nqi sai, uas txuas ntxiv mus rau ntau pua txhiab xyoo tom ntej, cov khoom tseem ceeb tau tshwm sim. Uas tom qab ntawd yuav tsim teeb meem, tab sis, raws li noob neej paub, nws tseem tsis tau muaj. Lub sijhawm no, Lub Ntiaj Teb yog opaque, puv nrog cov ntshav kub heev thiab muaj zog hluav taws xob.
Txawm li cas los xij, raws li nws nthuav dav, nws qhov kub thiab qhov ceev tau maj mam txo qis. Plasma thiab hluav taws xob nws thiaj li hloov cov hydrogen thiab helium, qhov yooj yim tshaj plaws, lub teeb tshaj plaws, thiab ntau tshaj plaws hauv lub ntiaj teb. Lub ntiajteb txawj nqus tau siv ntau pua lab xyoo ntxiv los ua ke cov dawb-floating atoms mus rau hauv cov pa roj primordial uas thawj hnub qub thiab galaxies tshwm sim.
Qhov kev piav qhia ntawm qhov pib ntawm lub sijhawm tau muab los ntawm tus qauv qauv ntawm Big Bang cosmology, tseem hu ua Lambda system - txias tsaus teeb meem.
Cosmological qauv ntawm Lub Ntiaj Teb yog raws li kev soj ntsuam ncaj qha. Lawv muaj peev xwm ua tauCov kev kwv yees uas tuaj yeem lees paub los ntawm cov kev tshawb fawb tom ntej thiab tso siab rau kev sib txheeb dav dav vim tias qhov kev xav no muab qhov zoo tshaj plaws haum nrog kev coj cwj pwm loj. Cosmological qauv kuj yog raws li ob qho kev xav.
Lub Ntiaj Teb tsis nyob hauv nruab nrab ntawm lub ntiaj teb thiab tsis nyob hauv ib qho chaw tshwj xeeb, yog li qhov chaw zoo ib yam hauv txhua qhov kev qhia thiab los ntawm txhua qhov chaw ntawm qhov loj. Thiab tib txoj cai ntawm physics uas siv rau lub ntiaj teb siv thoob plaws hauv lub cosmos tsis hais lub sijhawm twg.
Yog li no, tib neeg txoj kev saib xyuas niaj hnub no tuaj yeem siv los piav txog yav dhau los, tam sim no lossis pab kwv yees cov xwm txheej yav tom ntej hauv xwm, txawm tias qhov xwm txheej no nyob deb npaum li cas.
Tsis ntseeg, cov neeg ntxiv ntsia saum ntuj, qhov ntxiv lawv saib yav dhau los. Qhov no tso cai rau cov ntsiab lus dav dav ntawm Galaxies thaum lawv tseem yau, yog li peb tuaj yeem nkag siab zoo dua li cas lawv hloov zuj zus nyob rau hauv kev sib raug zoo nrog cov neeg uas nyob ze thiab yog li ntawd ntau dua. Tau kawg, tib neeg tsis tuaj yeem pom tib lub Galaxies ntawm ntau theem ntawm nws txoj kev loj hlob. Tab sis qhov kev xav zoo tuaj yeem tshwm sim, muab cov Galaxies ua pawg raws li lawv saib.
Thawj hnub qub ntseeg tau tsim los ntawm huab cua tsis ntev tom qab pib lub ntiaj teb. Tus Qauv Big Bang Model qhia tias nws muaj peev xwm nrhiav tau cov galaxies ntxov tshaj plaws uas muaj cov tub ntxhais hluas lub cev kub uas muab cov tshuab xiav xiav. Tus qauv kuj kwv yees qhov ntawdthawj lub hnub qub muaj ntau dua, tab sis me dua cov niaj hnub no. Thiab hais tias cov tshuab hierarchically loj hlob mus rau lawv tam sim no loj raws li me me galaxies nws thiaj li tsim loj kob ntug.
Ntxim qab kawg, ntau qhov kev kwv yees tau lees paub. Piv txwv li, rov qab rau xyoo 1995, thaum Hubble Space Telescope thawj zaug ntsia tob rau hauv qhov pib ntawm lub sijhawm, nws pom tias lub ntiaj teb cov tub ntxhais hluas tau ntim nrog cov xiav xiav galaxies peb caug mus rau tsib caug npaug me dua li Milky Way.
Tus Qauv Loj Loj kuj tau kwv yees tias cov kev sib koom ua ke no tseem muaj txuas ntxiv mus. Yog li ntawd, tib neeg yuav tsum nrhiav pov thawj ntawm qhov haujlwm no hauv cov galaxies nyob sib ze thiab. Hmoov tsis zoo, txog thaum tsis ntev los no, muaj pov thawj me me ntawm kev sib koom ua ke ntawm cov hnub qub nyob ze ntawm Milky Way. Qhov no yog ib qho teeb meem nrog tus qauv loj loj vim hais tias nws tau hais tias kev nkag siab ntawm lub ntiaj teb tuaj yeem ua tsis tiav lossis tsis raug.
Tsuas yog nyob rau hauv ib nrab ntawm lub xyoo pua 20th yog cov pov thawj txaus ntawm lub cev los ua cov qauv tsim nyog ntawm qhov cosmos tsim. Cov txheej txheem loj loj tam sim no tau tsim los ntawm peb qhov kev sim cov ntaub ntawv tseem ceeb.
Kev nthuav dav ntawm lub ntiaj teb
Raws li feem ntau ntawm cov qauv, nws tau ua tiav kev txhim kho thiab tau tsim cov teeb meem tseem ceeb uas ua rau muaj kev tshawb fawb ntxiv.
Ib qho ntawm qhov ntxim nyiam ntawm cosmologicalkev ua qauv yog tias nws nthuav tawm ntau qhov sib npaug ntawm qhov ntsuas uas yuav tsum tau khaws cia kom raug txaus rau lub ntug.
Qhia
Tus qauv cosmological qauv ntawm lub ntiaj teb yog lub suab nrov. Thiab thaum cov pov thawj txhawb nqa nws dhau, nws tsis muaj teeb meem. Trefil nyob rau hauv phau ntawv "Lub Moment of Creation" qhia cov lus nug zoo:
- Qhov teeb meem ntawm antimatter.
- Qhov nyuaj ntawm kev tsim ntawm Galaxy.
- Horizon problem.
- A question of flatness.
Qhov teeb meem Antimatter
Tom qab pib lub sijhawm particle. Tsis muaj cov txheej txheem paub uas tuaj yeem hloov pauv tus lej ntawm cov khoom hauv lub ntiaj teb. Los ntawm lub sij hawm qhov chaw yog milliseconds tawm ntawm hnub, qhov sib npaug ntawm qhov teeb meem thiab antimatter tau tsau mus ib txhis.
Qhov tseem ceeb ntawm tus qauv qauv ntawm cov teeb meem hauv ntiaj teb yog lub tswv yim ntawm kev ua khub. Qhov no qhia tau hais tias yug ntawm electron-positron doubles. Hom kev sib cuam tshuam ntawm lub neej siab x-rays lossis gamma rays thiab cov atoms hloov pauv feem ntau ntawm photon lub zog rau hauv hluav taws xob thiab nws cov tshuaj tiv thaiv, positron. Cov particle pawg ua raws li Einstein txoj kev sib raug zoo E=mc2. Qhov tsim abyss muaj qhov sib npaug ntawm cov electrons thiab positrons. Yog li ntawd, yog tias tag nrho cov txheej txheem ntau lawm tau ua khub, yuav muaj tib yam ntawm cov teeb meem thiab cov tshuaj tiv thaiv hauv lub Ntiaj Teb.
Nws yog qhov tseeb tias muaj qee qhov asymmetry hauv txoj kev xwm txheej cuam tshuam. Ib qho kev cog lus ntawm kev tshawb fawbyog qhov ua txhaum ntawm CP symmetry hauv kev lwj ntawm cov khoom los ntawm kev sib cuam tshuam tsis muaj zog. Lub ntsiab kev sim pov thawj yog decomposition ntawm nruab nrab kaons. Lawv qhia me ntsis ua txhaum ntawm SR symmetry. Nrog rau kev lwj ntawm kaons rau hauv electrons, tib neeg muaj qhov sib txawv ntawm qhov teeb meem thiab cov khoom tiv thaiv, thiab qhov no yuav yog ib qho ntawm cov yuam sij rau qhov tseem ceeb ntawm cov teeb meem hauv ntiaj teb.
Kev tshawb pom tshiab ntawm Loj Hadron Collider - qhov sib txawv ntawm qhov lwj ntawm D-meson thiab nws cov tshuaj tiv thaiv yog 0.8%, uas tuaj yeem yog lwm qhov kev pabcuam los daws qhov teebmeem ntawm antimatter.
The Galaxy Formation Problem
Random irregularities nyob rau hauv lub expanding ntug tsis txaus tsim hnub qub. Nyob rau hauv lub xub ntiag ntawm kev nthuav dav sai, lub gravitational rub yog qeeb heev rau galaxies los tsim nrog ib qho qauv tsim nyog ntawm turbulence tsim los ntawm kev nthuav dav nws tus kheej. Cov lus nug ntawm yuav ua li cas cov qauv loj ntawm lub ntiaj teb tuaj yeem tshwm sim tau yog qhov teeb meem loj uas tsis tau daws teeb meem hauv cosmology. Yog li ntawd, cov kws tshawb fawb raug yuam kom saib lub sijhawm ntev txog 1 millisecond los piav qhia txog lub neej ntawm galaxies.
Horizon Problem
Microwave tom qab hluav taws xob los ntawm cov lus qhia nyob rau saum ntuj yog tus yam ntxwv ntawm qhov kub thiab txias li ntawm 0.01%. Tab sis thaj chaw ntawm qhov chaw uas lawv tau tawg yog 500 txhiab xyoo sib zog hla lub sijhawm. Thiab yog li ntawd lawv tsis tuaj yeem sib txuas lus nrog ib leeg los tsim kom muaj qhov sib npaug ntawm cov thermal equilibrium - lawv nyob sab nraudqab ntug.
Qhov xwm txheej no tseem hu ua "qhov teeb meem isotropy" vim tias cov hluav taws xob tom qab txav los ntawm txhua qhov chaw hauv qhov chaw yuav luag isotropic. Ib txoj hauv kev los muab cov lus nug yog hais tias qhov kub ntawm qhov chaw ntawm qhov chaw nyob rau hauv opposite lus qhia ntawm lub ntiaj teb yog yuav luag tib yam. Tab sis yuav ua li cas lawv tuaj yeem nyob rau hauv thermal sib npaug nrog ib leeg yog tias lawv tsis tuaj yeem sib txuas lus? Yog hais tias ib tug xav txog lub sij hawm rov qab los ntawm 14 billion xyoo, muab los ntawm Hubble tas li ntawm 71 km / s ib megaparsec, raws li tau hais los ntawm WMAP, ib tug pom tias cov nyob deb ntawm lub ntiaj teb no yog 28 billion lub teeb xyoo sib nrug. Vim li cas lawv thiaj muaj qhov kub thiab txias?
Koj tsuas yog yuav tsum muaj hnub nyoog ob zaug ntawm lub ntiaj teb kom nkag siab txog lub qab ntug teeb meem, tab sis raws li Schramm taw qhia, yog tias koj saib qhov teeb meem los ntawm qhov kev xav ua ntej, nws yuav hnyav dua. Thaum lub sij hawm cov photons raug tso tawm tiag tiag, lawv yuav tau 100 npaug ntawm lub hnub nyoog ntawm lub ntiaj teb, lossis 100 zaug ua rau neeg xiam.
Qhov teeb meem no yog ib qho ntawm cov lus qhia uas coj mus rau qhov kev xav tsis thoob uas tau muab los ntawm Alan Guth thaum ntxov 1980s. Lo lus teb rau nqe lus nug ntawm ntug hiav txwv ntawm kev nce nqi yog tias thaum pib ntawm Big Bang txheej txheem muaj lub sijhawm ntawm kev nce nqi sai heev uas tau nce qhov loj ntawm lub ntiaj teb los ntawm 10 20lossis 1030. Qhov no txhais tau hais tias qhov chaw pom tau tam sim no nyob hauv qhov txuas ntxiv no. Cov hluav taws xob uas tuaj yeem pom yog isotropic,vim tias tag nrho qhov chaw no yog "inflated" los ntawm ib lub ntim me me thiab muaj yuav luag zoo tib yam thaum pib. Nws yog ib txoj kev piav qhia tias yog vim li cas ib feem ntawm lub qab ntuj khwb nyob deb heev uas lawv tsis tuaj yeem sib txuas lus nrog ib leeg zoo ib yam.
Qhov teeb meem ntawm flatness
Kev tsim cov qauv niaj hnub cosmological ntawm lub Ntiaj Teb yog qhov dav heev. Cov kev soj ntsuam pom tau hais tias tus nqi ntawm cov teeb meem hauv qhov chaw yeej muaj ntau tshaj li ib feem kaum thiab yeej tsawg dua qhov tseem ceeb uas yuav tsum tau ua kom tsis txhob nthuav dav. Muaj ib qho piv txwv zoo ntawm no - ib lub pob pov hauv av qeeb. Nrog tib lub nrawm raws li lub hnub qub me me, nws yuav tsis nres.
Thaum pib ntawm qhov kev xav pov tseg ntawm qhov system, nws yuav tshwm sim tias nws tau muab pov rau ntawm qhov nrawm nrawm mus ib txhis, qeeb mus rau xoom dhau qhov kev ncua deb. Tab sis dhau sij hawm nws tau pom ntau thiab pom tseeb. Yog tias leej twg tsis tau lub qhov rais ntawm qhov nrawm txawm tias me me, tom qab 20 billion xyoo ntawm kev mus ncig, nws tseem zoo li lub pob tau muab pov rau ntawm qhov nrawm.
Txhua qhov kev sib txawv ntawm kev sib txawv ntawm qhov sib txawv yog exaggerated nyob rau lub sij hawm, thiab nyob rau theem ntawm lub ntiaj teb no, cov irregularities me me yuav tsum tau nce ntau. Yog hais tias qhov ceev ntawm lub cosmos tam sim no zoo nkaus li ze rau qhov tseem ceeb, ces nws yuav tsum tau nyob ze rau lub tiaj tus nyob rau yav dhau los eras. Alan Guth lees paub Robert Dicke cov lus qhuab qhia yog ib qho ntawm cov kev cuam tshuam uas ua rau nws mus rau hauv txoj kev ntawm kev nce nqi. Robert tau taw qhia qhov ntawdlub flatness ntawm tus qauv cosmological tam sim no ntawm lub ntiaj teb yuav xav kom nws tiaj tus mus rau ib feem ntawm 10-14 zaug ib ob tom qab lub suab nrov. Kaufmann qhia tias tam sim ntawd tom qab nws, qhov ceev yuav tsum tau sib npaug ntawm qhov tseem ceeb, uas yog, txog li 50 tus lej lej.
Nyob rau xyoo 1980s, Alan Guth tau hais tias tom qab lub sijhawm Planck ntawm 10–43 vib nas this, muaj lub sijhawm luv ntawm kev nthuav dav heev. Tus qauv inflationary no yog ib txoj hauv kev los daws qhov teeb meem flatness thiab lub qab ntug teeb meem. Yog hais tias lub ntiaj teb swelled los ntawm 20 mus rau 30 qhov kev txiav txim ntawm qhov loj, ces cov khoom ntawm qhov ntim me me, uas tuaj yeem suav tias yog khi nruj, tau nthuav tawm thoob plaws lub ntiaj teb niaj hnub no, ua rau ob qho tib si huab cua flatness thiab qhov xwm txheej isotropic heev.
Qhov no yog li cas cov qauv niaj hnub cosmological ntawm lub ntiaj teb tuaj yeem piav qhia luv luv.
