现代宇宙学的三大基础是什么

现代宇宙学的三大基石是什么? 急急急!~

现代宇宙学的三大基石：
1、以哈勃定律为代表的宇宙膨胀理论。
2、彭齐亚斯和威尔逊发现的宇宙微波背景辐射。
3、宇宙中轻元素的合成（宇宙中氢与氦的比例）。

现代宇宙学的理论基础

1916年爱因斯坦发表广义相对论，1917年爱因斯坦就开始试图根据广义相对论方程推导出整个宇宙的模型。现代宇宙学一般是指在爱因斯坦提出他的第一个宇宙模型后，其他宇宙学家提出的各种各样的宇宙学模型。这些宇宙学模型的一个共同特点就是都以爱因斯坦的广义相对论方程和爱因斯坦提出的宇宙学原理为基础。爱因斯坦自己提出的第一个宇宙模型时，爱因斯坦认为宇宙应当是有限和稳定的。但是在爱因斯坦用他的广义相对论方程加宇宙学原理而得出的所谓宇宙学方程后，他发现数学上无法得到他所需要的解。为了在数学上得到他所需要的解，爱因斯坦在他的谓宇宙学方程中加入了一个所谓宇宙学常数。1922年弗里德曼（弗里德曼，前苏联宇宙学家，英文译名 Friedmann）发现了广义相对论引力场方程的一个重要的解，即弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规。1924年他发表论文阐述了膨胀宇宙的思想。这样弗里德曼证明了没有宇宙学常数的爱因斯坦宇宙学方程数学上是可以有解的。只是这个解的解释是宇宙应当处于膨胀或收缩状态，宇宙不可能处于静止状态。
1929年爱德温•哈勃得出星系的红移和距离成正比关系后，宇宙膨胀的理论得到大部分宇宙学家的认同。因为大部分宇宙学家认为星系的红移只能用星系运动的多普勒效应来解释。爱因斯坦在后来见到哈勃时也公开承认：他一生中最大的错误”是在爱因斯坦方程式中引入宇宙学常数。这样，宇宙膨胀的理论在科学界的统治地位就此确立。
其它天文观测结果，如微波背景辐射的存在，氦元素的宇宙丰富度等，都被认为是宇宙大爆炸的观测证明。不过天文观测结果不能成为现代宇宙学的理论基础

大爆炸学说三度辉煌

从古至今，人们一直渴望了解大千世界的来龙去脉。在终于了解我们定居的这颗星球不过是茫茫宇宙无数星体中的一个以后，天文学家开始致力探索宇宙的起源。几十年来，粒子物理学家和天文学家联手勾画出一种可能的宇宙早期图像：宇宙发端于距今150多亿年前的大爆炸。

大爆炸宇宙学的建立经历过三度辉煌：第一次是在本世纪20 - 40年代，哈勃发现了宇宙中遥远天体的整体退行，也就是正在离我们而去，伽莫夫由此建立了热大爆炸宇宙学的基本框架；第二次是1964年，两位美国工程师意外地发现了宇宙大爆炸遗留下来的原始火球即微波背景辐射，它的冷却温度（3K）符合伽莫夫的理论预言：这一划时代的发现荣获1978年诺贝尔物理学奖；第三次便是1998年，人们第一次确定了宇宙的组成——40%的物质和60%的“黑色”能量。而在这40%的物质中，仅有5%是人们熟知的“普通”物质，其余35%则为不可视的“暗物质”。

■三大佐证奠定基础

大爆炸宇宙学的提出建立三大天文观测之上：宇宙天体的彼此膨胀，高度各向同性的微波背景辐射和构成宇宙万物的原始物质丰度。三大基础相互密切联系。

根据宇宙大爆炸学的观点，大爆炸发生后，宇宙中的物质开始是聚集在一个小的体积内，温度很高（即原始火球）。而随着宇宙的膨胀温度逐步下降，大约3分钟后质子与中子开始结合形成轻元素氢和氦，即今天宇宙中主要的两种物质组成，其比重是氢占77%，氦占23%。这一推断与天文观测完全相符。

除这三大佐证之外，近年的各种天文观测都从很多角度对大爆炸宇宙学进行了全面细致的检验，例如用U-2飞机把敏感无线电天线送到接近地球大气层顶部进行的观测已经表明，背景辐射大体上在所有的方向都一样强；以美国COBE卫星为代表的许多探测器发现遗留在微波背景上的温度起伏只有万分之几。这一方面说明微波背景辐射的高度各向同性，同时又证明了这一微小涨落正是造就今天宇宙各种大尺度结构的“种子”。另一重要的验证是大爆炸宇宙学所预言的宇宙年龄（通常用哈勃常数度量）与宇宙中存在的古老天体完全一致。今天，大爆炸宇宙学已经成为天体物理乃至物理学中最成熟的理论体系之一。

■宇宙膨胀向何处去

主宰宇宙命运的是其中的物质和能量；如果物质和能量足够多，那么有朝一日其引力作用将使宇宙膨胀停止并转为收缩；反之，如果宇宙的物质和能量密度太小，宇宙就会永远膨胀下去。所以，测量宇宙中倒底有多少物质和能量便成为现代宇宙学的核心问题。

当我们把宇宙中所有闪闪发光的星星全部加起来，其总质量还不够阻止宇宙膨胀必需质量的5%！的确，我们熟知的星星在宇宙中仅是沧海一粟。即使只测量我们的银河系，人们也会惊奇地发现主导银河系运动的不是恒星，而是占90%总质量、迄今不为人知的“暗物质”。暗物质贡献引力却从未显露自己的“庐山真面目”。放眼宇宙的更大尺度，这些暗物质更是扮演着举足轻重的作用，星系的形成，星系团的形成乃至整个宇宙的引力都与暗物质密切相关。或许，我们可以把暗物质比喻为主宰宇宙命运的“上帝”，而有人又将它们称为宇宙中的“黑色幽灵”。

不仅仅是暗物质，更大的“幽灵”也许是“真空能”或“黑色”能量。它无处不在却又不在小尺度（如银河系）表现效应，只是在宇宙尺度上才露出“峥狞面目”。在爱因斯坦创立广义相对论时，留在那个著名方程中的“宇宙学常数”曾使爱因斯坦自责为一生最大的错误，却不料它就是与宇宙命运息息相关的“黑色”能源！虽然我们不知道暗物质是什么，也不知道“黑色”能量的真身，但是1998年的天文观测验证了它们的存在，并确定了它们在宇宙中的统治地位——95%的物质和能量是“看”不见的，它们虽有可观的比重却无力阻止宇宙的继续膨胀。

取得这项重大进展的是已持续数年的美国“宇宙超新星寻找”计划的研究以及世界各国微波背景各向异性的测量，因为只有来自宇宙深处的讯号才会携带关于“黑色”能量的信息。美国科学家结合邻近及宇宙深处的超新星爆发，得到了宇宙学常数大于零的重要结论，使得微波背景各向异性的测量、大尺度结的形成理论、宇宙年龄测定、宇宙中物质成分确定等诸多天体物理研究结合成为统一的整体，为我们确立了一个宇宙学常数（或黑色能量）加（冷）暗物质的宇宙。

然而，直到今天还没有一种物理学理论能够解释宇宙学常数不为零的事实，也没有一种实验能够找到成为（冷）暗物质的粒子。1998年大爆炸宇宙学的发现也同时带给整个物理学一个难题，一个挑战！

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锦屏县18976766995： 现代宇宙学的理论基础是什么?现代宇宙学的理论基础是什么? ？
亢建卤米： 广义相对论是现代宇宙学研究的理论基础.广义相对论建立了空间、时间是随着物质分布和运动速度的变化而变化的理论.从而为现代宇宙学奠定了重要理论基础.广义相对论认为,空间一时质上是物质客体的广延性和持续性,它本身不是独立存在的.这一思想由于其革命性和数学形式上的深奥.在一段时间里不为科学界所接受.但由于得到越来越多的实验证实,今天广义相对论已被公认为研究大尺度时空的理论基础.这些实验主要包括: (1)水星近日点的进动; (2)光谱引力红移; (3)光线在引力场中偏转.自此.广义相对论被科学家称为“人类思想史上最伟大的成就之一”.

锦屏县18976766995： 宇宙学中我们需要知道什么? - ？
亢建卤米： 就是从整体的角度来了解宇宙的结构和演化的天文学分支学科.牛顿力学创立以后,建立了经典宇宙学.到了20世纪,在大量天文观测资料和现代物理学的基础上产生了现代宇宙学.三大基础:宇宙天体的彼此膨胀,高度各向同性的微波背景辐射和构成宇宙万物的原始物质丰度.

锦屏县18976766995： 现代宇宙学研究的理论基础是?? - ？
亢建卤米： 是广义相对论,请采纳.

锦屏县18976766995： 现代宇宙学研究的理论基础是什么？
亢建卤米： 广义相对论

锦屏县18976766995： 现代宇宙模型的理论基础是什么 - ？
亢建卤米： 现代宇宙学的任务是探索比星系更高的宇宙层次,研究目前观测所及的大尺度宇宙的时空特性、物质及其运动规律.近几十年来,科学家们提出了一些较有价值的宇宙理论.主要有:爱因斯坦的静态宇宙模型、稳恒态宇宙学、膨胀宇宙模型、物质—反物质宇宙模型、大爆炸宇宙学和暴胀宇宙论.静态宇宙模型已被天文观测所否定.稳恒态宇宙学未被广泛接受.

锦屏县18976766995： 宇宙是怎样形成的?？
亢建卤米： 宇宙是大爆炸后形成的..一般来说,大爆炸宇宙学理论有三个观测基础: 1. 星系红移为基础的哈勃膨胀; 2. 宇宙微波背景的细致测量; 3. 轻物质丰度(参见大爆炸核合成(Big Bang nucleosynthesis)). 宇宙大爆炸理论在其发展的过程中产生了一些疑点和问题,其中有些随着观测和理论的不断完善得到了解决,而成为了历史,但也有一些问题至今没有圆满解决,诸如环形尖点问题(Cuspy halo problem)、冷暗物质的矮星系问题(dwarf galaxy problem)等.有些人认为这些问题并不是大爆炸理论的致命问题,通过大爆炸理论的进一步发展可以得到解决.

锦屏县18976766995： 关于宇宙学的知识 - ？
亢建卤米： 宇宙学是从整体的角度来研究宇宙的结构和演化的天文学分支学科. 在中国古代,关于宇宙的结构主要有三派学说,即盖天说、浑天说和宣夜说.盖天说认为大地是干坦的,天像一把伞覆盖着大地;浑天说认为天地具有球状结构,地在中心,天...

锦屏县18976766995： 我要做地理资料卡片,谁给我点资料 - ？
亢建卤米： 在20世纪以前就有有关宇宙的记载.西方有关宇宙的研究可以分为四各时期.第一个时期是启蒙时期,主要是远古时代有关宇宙的神话传说.第二个时期是从公元前6世纪到公元前1世纪以至到中世纪(15世纪)为止,那时地心学主宰宇宙学....

锦屏县18976766995： 人类是怎样逐步认识宇宙的 - ？
亢建卤米： 古代的占星学和观星,其实就是对宇宙的初步探索.古代众多的哲学体系,也是人类探索宇宙的意识发展.从17世纪牛顿奠定了经典物理学,天文学逐渐发展起来,尤其到19世纪,大量的科学家开始运用新的工具探索和认识宇宙.20世纪初,哈伯提出划时代的宇宙大爆炸理论,掀开了人类宇宙学的高潮.同时,量子物理学被发现和证明,爱因斯坦提出相对论作为理论基础,人们有了这些工具,对宇宙认识越来越多了.

锦屏县18976766995： 什么是现代宇宙学?科学家们提出了哪些较有价值的宇宙理论? - ？
亢建卤米： 现代宇宙学是天文学和物理学的分支学科,它从整体的角度研究宇宙的结构、运动和演化.爱因斯坦证明,空间和时间(时空)皆与物质不可分离.宇宙作为演化着的整体被确认,在现代自然科学的发展中具有非常重要的意义. 现代宇宙学的任务是探索比星系更高的宇宙层次,研究目前观测所及的大尺度宇宙的时空特性、物质及其运动规律.近几十年来,科学家们提出了一些较有价值的宇宙理论.主要有:爱因斯坦的静态宇宙模型、稳恒态宇宙学、膨胀宇宙模型、物质—反物质宇宙模型、大爆炸宇宙学和暴胀宇宙论.静态宇宙模型已被天文观测所否定.稳恒态宇宙学未被广泛接受