弗里德曼公式什么意思?
弗里德曼公式是广义相对论框架下描述空间上均一且各向同性的膨胀宇宙模型的一组方程。
最早由亚历山大·弗里德曼在1922年得出,他通过在弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规下对具有给定质量密度和压力的流体的能量-动量张量应用爱因斯坦引力场方程而得到。
弗里德曼方程的意义?
用一组方程来定义整个宇宙,听起来似乎是一个狂妄自大的想法,但这正是俄罗斯物理学家亚历山大·弗里德曼在20世纪20年代所提出的重要思想。利用爱因斯坦的相对论,弗里德曼指出,从大爆炸开始,膨胀宇宙的特征可以用两个独立的方程来表示。
弗里德曼核心边缘结构理论是什么?
核心边缘理论也是一种关于城市空间相互作用和扩散的理论,模型以核心和边缘作为基本的结构要素,核心区是社会地域组织的一个次系统,能产生和吸引大量的革新;边缘区是另一个次系统,与核心区相互依存,其发展方向主要取决于核心区。
核心区与边缘区共同组成一个完整的空间系统。
延伸阅读
上周,圆周理论物理研究所做了一个专题,他们询问了14位科学家最喜欢的方程是哪个,以及原因。从热力学到纯数学等众多不同的研究领域,得到了很多很好的回答。许多人选择的是基本方程,比如万有引力定律、牛顿第二运动定律(F=ma)、引力场方程或者是支配量子粒子的薛定谔方程。但天体物理学家Ethan R. Siegel选择的是一个非常特别的方程式:弗里德曼方程,它是从爱因斯坦的广义相对论中推导出来的一组方程。那么,弗里德曼方程有什么特别之处呢?
简单来说,弗里德曼方程是一个有关膨胀宇宙的模型,这是目前为止最符合实际观测结果的模型。
时空
1915年,爱因斯坦创立了广义相对论,该理论把时空曲率与宇宙中物质和能量的存在联系在一起。爱因斯坦的理论不但可以解释牛顿引力理论所能解释的引力现象,而且也解释了牛顿引力理论无法解释的引力现象,比如水星轨道近日点进动,并对星光的弯曲做出了新的预测,这个预测在1919年的日全食中得到了证实。此后,爱因斯坦和他的广义相对论变得远近闻名。
当时人们认为宇宙是静态的,为了防止宇宙自身坍缩,爱因斯坦在他的理论中增加一个宇宙常数,这是对广义相对论中静态时空是不稳定的一个特别修正。
正在膨胀的宇宙
到了1922年,弗里德曼找到了一个特别的解,其中无需引入宇宙常数。弗里德曼假设,宇宙充满了物质和辐射,并且允许弯曲。他进一步假设,宇宙大致是各向同性和均匀的。由此,他推导出了弗里德曼方程。
这个方程表明,宇宙不是静态的,它要么膨胀,要么收缩,这取决于宇宙的膨胀速率和其中所包含的物质。并且,这个方程还能告诉我们宇宙是如何随着时间推移而演化的,这个时间可以任意地延伸到未来或过去。
弗里德曼方程对宇宙的预言
值得注意的是,在哈勃发现宇宙正在膨胀之前,甚至在哈勃还没发现银河系以外的星系之前,弗里德曼就提出了这个方程。两年后,哈勃才通过仙女座星系中的造父变星发现了河外星系。此外,直到20世纪20年代末,哈勃通过星系的红移规律得出宇宙正在膨胀的结论。不幸的是,年仅37岁的弗里德曼在1925年度蜜月期间感染伤寒,并于当年去世。
虽然弗里德曼的生命短暂,但他留下的科学遗产是毋庸置疑的,随着我们对宇宙学的了解越来越多,弗里德曼方程变得更加重要。弗里德曼最先从广义相对论中推导出描述宇宙的方程,这个解指出我们的宇宙充满物质并且正在膨胀。此外,他还是一位有影响力的老师,最著名的学生是乔治•伽莫夫,他后来将弗里德曼的研究应用到膨胀的宇宙中,极大发展了宇宙起源的大爆炸理论。
弗里德曼方程
近一个世纪后,在一个包含了暴涨起源、中微子、暗物质和暗能量的现代宇宙学中,弗里德曼方程仍然完全有效,不需要相应的修改来解释这些巨大进展。一旦涉及到正在膨胀的宇宙时,弗里德曼方程是最为重要的。这个方程把物质和能量与过去、现在、未来的宇宙膨胀速率联系起来,让我们目前可以探测宇宙的命运和历史。就宇宙学而言,弗里德曼方程最为重要。