著名的物理學(xué)和數(shù)學(xué)公式包括:廣義相對(duì)論的引力場(chǎng)方程、歐拉恒等式、質(zhì)能方程、粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的拉格朗日量、麥克斯韋方程組、雅各布螺線方程。這里就來簡(jiǎn)單介紹一下一個(gè)源自于愛因斯坦引力場(chǎng)方程的極為重要方程:弗里德曼方程。 上式中H表示哈勃參數(shù),G表示萬有引力常數(shù),ρ表示宇宙密度,Λ表示與暗能量有關(guān)的宇宙學(xué)常數(shù),c表示真空中的光速,k/α^2表示空間曲率。弗里德曼方程是現(xiàn)代宇宙學(xué)的理論基礎(chǔ),計(jì)算宇宙的大小和年齡、了解宇宙的演化都離不開這個(gè)方程。 在1922年,在愛因斯坦提出了新的引力理論之后不久,弗里德曼從引力場(chǎng)方程中推導(dǎo)出了弗里德曼方程。這個(gè)方程表明,宇宙要么在坍縮,要么在膨脹,就是不可能保持靜態(tài),這打破了當(dāng)時(shí)人們的固有認(rèn)知,這也是愛因斯坦所沒有想到的。到了1929年,哈勃通過星系紅移的規(guī)律發(fā)現(xiàn)了宇宙正在膨脹,這有力地證實(shí)了弗里德曼的預(yù)言。 在弗里德曼走完短暫的一生之后,他的學(xué)生伽莫夫把弗里德曼的理論發(fā)揚(yáng)光大,使其成為描述宇宙起源和演化的最重要理論,目前的觀測(cè)結(jié)果都十分符合弗里德曼方程的描述。由于弗里德曼方程結(jié)合了物質(zhì)、能量以及宇宙在某一時(shí)間的膨脹速率,所以通過這個(gè)方程,我們能夠了解宇宙的過去,并且還能預(yù)知宇宙的未來。 |
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