文档介绍：第三十二章
物理宇宙学
宇宙学是物理定律在宇宙大尺度上的应用.
研究宇宙整体的性质、结构、运动和演化.
涉及到的物理分支有相对论、统计物理、量子力学、核物理、粒子物理等等.
基本事实和宇宙学原理
宇宙在大尺度上是均匀的、各向同性的.
大尺度均匀性
大尺度各向同性
英国天文学家麦林将
称之为宇宙学原理
两个重要引理:
(1) 天体的速度正比于它的距离.
膨胀
收缩
静态
(2) 存在宇宙时间,
哈勃发现远处的星系的退行速度v与其距离r有关
这就是哈勃定律(1929)的表达式,式中H0 是哈勃常量.
图 4-11 太阳光谱的一部分
Hydra 1220Mpc 61,000km/s
Boötes 780Mpc 39 000 km/s
Virgo 24Mpc 12 00 km/s
Ursa Major 300Mpc 15 000 km/s
H + K
推算速度所用的哈勃常量为50km·s –1 · Mpc –1.
后来哈勃常量值越取越小,上述数十年间此常量的变化是对现时值的观测、计算越来越准确的缘故.
早些时候,哈勃常量高达~ 540km · s –1 · Mpc –1.
按照这个数值,推算出的宇宙的寿命比地球的寿命要短(地球寿命是根据235U和238U的相对丰度计算出来的).
1994年根据哈勃空间望远镜观测结果,可以推得
其倒数应该是宇宙问题的时间尺度
微波背景辐射
1965年,潘齐亚斯和韦尔逊发现空间存在着微波噪声:
波长为 l = ,
各向同性: 在各种尺度从1 arcmin 到 360°精度高于10–3,
微波辐射谱为3K()温度的普朗克分布.
Penzias A A, Wilson R W. A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s.
Ap. J., 1965, 142: 420