宇宙小史

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人类认识宇宙的历史,其实就是一部观测和建构的历史。

观测容易理解,就是望远镜越造越大,观测到的对象越来越多,可观测的距离越来越远。

建构则主要是构造数理模型,自从爱因斯坦于1915年提出广义相对论之后,建构宇宙的数理模型,主要表现为用各种各样的条件和假定来解算引力场方程。迄今为止,先后出现过的宇宙模型,实际上已经有很多种。

现代宇宙学的第一个宇宙模型,是1917年爱因斯坦自己通过解算引力场方程而建立的,通常被称为“爱因斯坦静态宇宙模型”。由于那时河外星系(银河系以外的星系——银河系只是星系之一)的退行尚未被发现,所以爱因斯坦的这个宇宙模型是一个“有物质,无运动”的静态宇宙模型。

同年,荷兰天文学家威廉·德西特也通过解算爱因斯坦的引力场方程得出了一个宇宙模型。这个模型也是静态的,但是允许宇宙中的物质运动,还提出了“德西特斥力”这个概念,可以用来解释后来发现的河外星系退行现象。

1922年,苏联数学家亚历山大·弗里德曼通过解算引力场方程,也建立了一个宇宙模型。和前面的静态宇宙模型不同,弗里德曼的宇宙模型是动态的,而且是一个膨胀的宇宙模型,实际上这已经是“大爆炸宇宙模型”的先声。“大爆炸宇宙模型”中的奇点问题(膨胀始于物质密度无穷大时)在弗里德曼的模型中也已经出现,成为此后长期存在的难题。