字宙学研究的三个阶段 陆埮 中国科学院紫金山天文台 南大-紫台:粒子、核、字宙学联合研究中心
宇宙学研究的三个阶段 陆 埮 中国科学院 紫金山天文台 南大－紫台：粒子、核、宇宙学联合研究中心
物理前沿、科学前沿 V Weisskopf 1908-2001 按照 Victor Weisskopf (1908-2001) a)纵向:小到粒子;大到天体、宇宙 b)横向:从简单到复杂(生物)
物理前沿、科学前沿 • 按照Victor Weisskopf （1908－2001）： a）纵向：小到粒子；大到天体、宇宙 b）横向：从简单到复杂(生物) V. Weisskopf 1908-2001
人手的尺度在粒子与字宙中间 Universe X10000 必 丁x Galaxy Cluster x 1.00 :沉尔 X100 x 1 blon Atom:s x 白Emny Solar System Particks 100000 ⑨ Quark-Lepton x1000 少x 10000
人手的尺度在粒子与宇宙中间 Universe Quark－Lepton
字宙学 在宇宙学中也有自己的两个前沿: a)早期宇宙 b)晚期宇宙
宇 宙 学 • 在宇宙学中也有自己的两个前沿： a）早期宇宙 b）晚期宇宙
天体物酲领域获锘贝尔物理奖的8个年度、 1↑个天体物狸项目、1位天体物酲学家 1967 H. Bethe 核反应理论研究,恒星能源的发现 1970 H Alfven 磁流体力学中的基本工作和发现 1974M Ryle 综合孔径技术, A Hewish 脉冲星的发现 1978A.A Penzias 宇宙微波背景辐射的发现 5 R.W. Wilson 1983S. Chandrasekhar 恒星结构与演化的理论研究; W A. Fowler 宇宙中化学元素起源的理论和实验研究 1993R. A. Hulse 发现一种新类型脉冲星,开辟了引力研 H. Taylor 究新的途径 2002R. Davis Jr. 宇宙中微子的观测 M. Koshiba R. Giacconi 宇宙X射线源的发现 2006J.C.Mather 宇宙微波背景辐射黑体谱和各向异性的发 G. F. Smoot 现
表 天体物理领域获诺贝尔物理奖的8个年度、 11个天体物理项目、15位天体物理学家 1967 H．Bethe 核反应理论研究，恒星能源的发现 1970 H．Alfvén 磁流体力学中的基本工作和发现 1974 M.Ryle 综合孔径技术， A.Hewish 脉冲星的发现 1978 A.A.Penzias R.W.Wilson 宇宙微波背景辐射的发现 1983 S．Chandrasekhar 恒星结构与演化的理论研究； W.A. Fowler 宇宙中化学元素起源的理论和实验研究 1993 R．A．Hulse J．H．Taylor 发现一种新类型脉冲星，开辟了引力研 究新的途径 2002 R．Davis Jr. M．Koshiba 宇宙中微子的观测 R．Giacconi 宇宙X射线源的发现 2006 J．C．Mather G．F．Smoot 宇宙微波背景辐射黑体谱和各向异性的发 现 3 4 4 5 10 9 4 5
背景
背 景
现代宇宙学提出的背景 牛顿力学框架不能用来研究宇宙学。 广义相对论能为现代宇宙学提供正确的研究框架 Einstein静态宇宙(1917)、 Friedmann动态 宇宙(1922)。 Hubble发现宇宙在膨胀(1929)。 观测支持“宇宙学原理”,那是以星系为“分子” 的均匀气体
现代宇宙学提出的背景 • 牛顿力学框架不能用来研究宇宙学。 • 广义相对论能为现代宇宙学提供正确的研究框架。 • Einstein静态宇宙（1917）、Friedmann动态 宇宙（1922）。 • Hubble发现宇宙在膨胀（1929）。 • 观测支持“宇宙学原理”，那是以星系为“分子” 的均匀气体
字宣膨胀的发 宇宙膨胀的发现 使爱因斯坦发 Hubb|e关系 弃宇宙常数A z=(-2)/=(H0/cD Ho=100h, km/(S Mpc) h=0.71±0.07 Friedmann宇宙模型 Einstein O+9+2(+06) 静态宇宙 d2=R2{d2/(1-r2)+r2(d02+sn2al2)
宇宙膨胀的发现 • 宇宙膨胀的发现 • Hubble关系 • Friedmann宇宙模型 ( ) { /(1 ) ( sin )} 2 2 2 2 2 2 2 2 dl = R t dr − k r + r d + d Z = ( −e )/ e = (H0 / c)D 100 km/(s.Mpc) H0 = h0 h0 = 0.71 0.07 { /(1 ) ( sin )} 2 2 2 2 2 2 2 2 dl = R dr − r + r d + d Einstein 静态宇宙 使爱因斯坦放 弃宇宙常数
宇宙膨胀曲线 k=+1 封闭,有限 k=0 (A=0) B 平直,无限 k=-1 开放,无限 时间t
宇宙膨胀曲线 • k=+1 封闭，有限 • k=0 平直，无限 • k=–1 开放，无限
哈勃年龄(1/Ho) R(t) 必有诞 生时刻 R(to) 真实年龄小于哈勃年龄
哈勃年龄（1/H0） • 真实年龄小于哈勃年龄 必有诞 生时刻