Question

Опишите космологическую модель вселенной в рамках общей теории относительности

Answer 1

Ответ:

осмологические модели — модели, описывающие развитие Вселенной как целого.

В общем случае для построения моделей применяются следующие теории и разделы физики:

   Равновесная статистическая физика, её основные понятия и принципы, а также теория релятивистского газа.

   Теория гравитации, обычно это ОТО. Хотя её эффекты проверены только в масштабах Солнечной системы[1][2], и её использование в масштабе галактик и Вселенной в целом может быть подвергнуто сомнению.

   Некоторые сведения из физики элементарных частиц: список основных частиц, их характеристики, типы взаимодействия, законы сохранения. Космологические модели были бы много проще, если бы протон не был стабильной частицей и распадался бы[3], чего современные эксперименты в физических лабораториях не подтверждают.

На данный момент, комплексом моделей, наилучшим образом объясняющим наблюдательные данные является:

Теория Большого Взрыва.

Описывает химический состав Вселенной.  Теория стадии инфляции.

Объясняет причину расширения.  Модель расширения Фридмана.

Описывает расширение.  Иерархическая теория.

Описывает крупномасштабную структуру.

прим.: зелёный цвет означает абсолютно доминирующие теории; янтарный — признана многими, но широко обсуждаемая; алый — испытывающая большие проблемы в последнее время, но поддерживаемая многими теоретиками.

Объяснение:

Answer 2

Космологическая модель вселенной в рамках общей теории относительности – это описание устройства и эволюции вселенной на космологических масштабах с использованием общей теории относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна. Основной принцип ОТО состоит в том, что гравитация вызвана искривлением пространства-времени вблизи массивных объектов. Космологическая модель применяет этот принцип к описанию вселенной в целом.

Наиболее известной и широко принимаемой космологической моделью, основанной на ОТО, является модель "Большого взрыва" (Big Bang). Она предполагает, что вселенная начала свое существование из некоторой начальной точки плотной и горячей состоянии около 13,8 миллиардов лет назад. С течением времени вселенная расширяется, и это расширение поддерживается гравитационной притягивающей силой.

В рамках этой модели существует несколько ключевых понятий:

1. Пространство-время: Космологическая модель описывает вселенную как четырехмерное пространство-время, где гравитация является результатом искривления этого пространства под воздействием массы и энергии.

2. Расширение вселенной: Одной из ключевых характеристик модели "Большого взрыва" является расширение вселенной. Галактики отдаляются друг от друга со временем, что наблюдается через эффект красного смещения в спектрах света отдаленных объектов.

3. Космологическая постоянная: Это параметр, который был введен Эйнштейном в его уравнениях ОТО для обеспечения статической вселенной. Впоследствии он был отвергнут, но в более современном контексте он связан с ускоряющимся расширением вселенной под воздействием таинственной "темной энергии".

4. Темная материя и темная энергия: Эти понятия не являются прямыми следствиями ОТО, но они были введены для объяснения наблюдаемых эффектов. Темная материя – это гипотетическая форма материи, которая не излучает свет и оказывает гравитационное воздействие, объясняющее поведение галактик и их скоплений. Темная энергия – это форма энергии, которая, предположительно, отрицательно влияет на расширение вселенной, вызывая его ускорение.

5. Космологические модели: Кроме модели "Большого взрыва", существует ряд альтернативных космологических моделей, таких как модели с закрытым или открытым пространством, инфляционные модели, которые объясняют раннюю эволюцию вселенной.

Однако следует отметить, что обсуждаемая информация базируется на знаниях до сентября 2021 года, и к этому времени могли появиться новые данные и теоретические разработки, влияющие на космологическую модель вселенной.