穩(wěn)態(tài)理論
歷史
根據(jù)廣義相對(duì)論的計(jì)算,宇宙為動(dòng)態(tài),其解可能是擴(kuò)張或縮小的,愛因斯坦加入宇宙學(xué)常數(shù),使宇宙保持靜態(tài)。1922年,物理學(xué)家亞歷山大·弗里德曼提出弗里德曼-勒梅特-羅伯遜-沃爾克度規(guī)。1924年,再度提出弗里德曼方程,根據(jù)廣義相對(duì)論,提出宇宙正在擴(kuò)張中的見解。1929年,在哈伯定律提出后,根據(jù)紅移現(xiàn)象,科學(xué)家認(rèn)為宇宙正在擴(kuò)張中,愛因斯坦因此拋棄了宇宙學(xué)常數(shù)與靜態(tài)宇宙模型。
1927年,喬治·勒梅特提出廣義相對(duì)論的一個(gè)解,建立弗里德曼-勒梅特-羅伯遜-沃爾克度規(guī)。在1932年,提出宇宙可能源自于單一原子的爆炸,之后一直擴(kuò)張。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束之后,根據(jù)喬治·勒梅特的想法,喬治·伽莫夫提出太初核合成假說。拉爾夫·阿爾菲和羅伯特·赫爾曼根據(jù)喬治·伽莫夫的理論,預(yù)言了宇宙微波背景輻射的存在。這派的見解,后來(lái)被統(tǒng)稱為大爆炸理論。
物理學(xué)家詹姆士·金斯在1920年代提出另一個(gè)概念,認(rèn)為假設(shè)宇宙中不斷產(chǎn)生新物質(zhì),在符合哈伯定律與廣義相對(duì)論的前提下,宇宙仍然可。1948年,物理學(xué)家弗雷德·霍伊爾、湯馬士·戈?duì)柕?、赫爾曼·邦迪(Hermann Bondi)等人,重新審視詹姆士·金斯的想法,正式提出穩(wěn)態(tài)理論,以對(duì)抗大爆炸理論。穩(wěn)態(tài)理論認(rèn)為,雖然宇宙正在擴(kuò)張中,但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)的時(shí)間來(lái)看,它仍然是靜止的,仍然符合完美宇宙原則,沒有開始或結(jié)束。
1960年代開始,類星體與電波星系的發(fā)現(xiàn),顯示了穩(wěn)態(tài)理論的缺陷。根據(jù)大爆炸理論,這類星體只會(huì)存在于遠(yuǎn)方,但是根據(jù)穩(wěn)態(tài)理論,這類星體應(yīng)該會(huì)平均存在于宇宙各處。觀測(cè)的結(jié)果,不支持穩(wěn)態(tài)理論的預(yù)測(cè),在此之后,物理學(xué)界開始倒向于大爆炸理論。1965年,宇宙微波背景輻射的發(fā)現(xiàn),讓主流物理學(xué)界廣泛接受大爆炸理論對(duì)宇宙的描述比穩(wěn)態(tài)理論正確。穩(wěn)態(tài)理論認(rèn)為宇宙背景輻射起源自古代星辰,散布在宇宙各地。但是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)宇宙背景輻射在各個(gè)方向都是平均的,因此很難認(rèn)定它源自于幾個(gè)不同的起源地。宇宙背景輻射沒有出現(xiàn)極化,不符合穩(wěn)態(tài)理論的散布假說。包括史蒂文·溫伯格、史蒂芬·霍金等人皆認(rèn)為這證明了穩(wěn)態(tài)理論是錯(cuò)誤的。
2014年3月17日,哈佛-史密松天體物理中心的天文學(xué)家宣布利用BICEP2探測(cè)器在宇宙微波背景中觀測(cè)到重力波的效應(yīng),一經(jīng)證實(shí),這將成為宇宙暴脹和大爆炸理論的強(qiáng)烈證據(jù)。理論物理學(xué)家Adam Falkowski已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了BICEP分析中的一個(gè)潛在問題:要研究宇宙微波背景輻射,必須要先清除前景輻射。
注釋
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