什么是宇宙学的稳态理论?

稳态理论是20世纪宇宙学提出的一种理论,用于解释宇宙正在扩张的证据,但仍然保留宇宙始终看起来相同的核心思想,因此在实践中不变,没有开始也没有结束。这个想法在很大程度上是不可信的,因为天文证据表明宇宙实际上是随着时间的推移而变化的。

稳态理论背景与发展

当爱因斯坦创造他的广义相对论时,早期的分析表明,它创造了一个不稳定(扩张或收缩)的宇宙,而不是一直假设的静态宇宙。爱因斯坦也持有这个关于静态宇宙的假设,所以他在他的广义相对论场方程中引入了一个术语,称为宇宙常数。这是为了将宇宙保持在静态状态。然而,当埃德温·哈布(Edwin Hubble)发现远古宇宙实际上在各个方向上远离地球的证据时,科学家(包括爱因斯坦)意识到宇宙没有't似乎是静态的,这个术语被删除了

稳态理论最早是由James Jeans爵士在20世纪20年代提出的,但在1948年由Fred Hoyle,Thomas Gold和Hermann Bondi重新制定时,它确实得到了提升。有一个可疑的故事,他们在观看电影后提出了理论"深夜,"完全按照开始结束。

Hoyle特别成为该理论的主要支持者,特别是对大爆炸理论的反对。事实上,在英国广播节目中,Hoyle创造了这个术语"big bang"有点巧妙地解释了相反的理论。

在他的书"平行世界,"物理学家Michio Kaku为Hoyle'致力于稳态模型和反对大爆炸模型提供了一个合理的理由:

[big bang]理论的一个缺陷是,Hubble由于测量远距离星光的误差而误认为宇宙的年龄为18亿年。地质学家声称地球和太阳系可能有数十亿年的历史。宇宙怎么会比它的行星年轻?

在他们的书"无尽的宇宙:超越大爆炸,"宇宙学家Paul J.Steinhardt和Neil Turok对Hoyle'立场和动机的同情程度较低:

特别是,霍伊尔发现了“大爆炸”,因为他非常强烈地反对宗教,他认为宇宙图景令人不安地接近圣经的说法。为了避免爆炸,他和他的合作者愿意考虑这样一种观点,即物质和辐射在整个宇宙中不断产生,以保持宇宙扩张时的密度和温度恒定。这种稳态图景是不变宇宙概念倡导者的**立场,引发了与大爆炸模型支持者的三十年战斗。

正如这些引文所指出的那样,稳态理论的主要目标是解释宇宙的扩张,而不必说整个宇宙在不同的时间点看起来是不同的。如果任何给定时间点的宇宙看起来基本相同,则不需要假设开始或结束。这通常被称为完美的宇宙原理。Hoyle(和其他人)能够保留这一原则的主要方式是提出一种情况,而宇宙扩大了,新的粒子被创造出来。再次,如Kaku所述:

在这个模型中,宇宙的一部分实际上正在扩大,但是新物质一直是一无所获地创造出来的,所以宇宙的密度保持不变……对于Hoyle来说,一个剧烈的灾难似乎是不合逻辑的sm可能无处出现,使宇宙向各个方向跳动;他更喜欢毫无疑问地平滑地创造质量。换句话说,宇宙是永恒的。它没有结束,也没有开始。只是。

反驳稳态理论

随着新的天文证据的发现,反对稳态理论的证据越来越多。例如,远星系(如准星和无线电星系)的某些特征是'在近星系中可见。这在大爆炸理论中是有意义的,在这个理论中,遥远的星团实际上代表了"年轻的"星团和更近的星团更老,但是稳态理论没有真正的方法来解释这种差异。事实上,它恰好是理论旨在避免的那种差异。

然而,稳态宇宙学的最终结果来自于宇宙微波背景辐射的发现,该辐射被预测为大爆炸理论的一部分,但**没有理由存在于稳态理论。

1972年,史蒂文·温伯格(Steven Weinberg)谈到反对稳态宇宙学的证据:

从某种意义上说,这种分歧是模型的一种信用;仅在所有宇宙中,稳态模型就做出了如此明确的预测,即使我们所掌握的观测证据有限,也可以反驳。

准稳态理论

还有一些科学家以准稳态理论的形式探索稳态理论。它在科学家中并未被广泛接受,并且科普制度已经提出了许多批评,但尚未得到充分解决。

来源

"Gold,Thomas。"完整的科学传记词典,Charles Scribner's Sons,哥伦比亚百科全书,2008。

Kaku,Michio。"平行世界:通过创造,更高维度和宇宙未来的旅程。"第1版,Doubleday,2004年12月28日。

Keim,Brandon。"物理学家Neil Turok:大爆炸是'不是开始。"有线,2008年2月19日。

"Paul J.Steinhardt。"普林斯顿大学物理系,2019年,新泽西州普林斯顿。

"稳态理论。"新世界百科全书,2015年10月21日。

Steinhardt,Paul J."无尽的宇宙:超越大爆炸。"Neil Turok,第五版或更晚版本,Doubleday,2007年5月29日。

文件。"Fred Hoyle。"着名科学家,2019年。

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