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相对论宇宙学

爱因斯坦引力理论 [1] 和相对论力学的基础上建立起来的宇宙理论。它的一些基本结论都是根据所谓宇宙学原理(即宇宙物质在大尺度上具有均匀各向同性)的假定而推得的。

相对论宇宙学

在这种宇宙理论中,空间各点的曲率处处相同,但弯曲程度可以随时间变化(不改变其正负号)。其中正曲率(空间曲率署符k=+1)对应于一个没有边界、但体积有限的闭合宇宙;零曲率 (k=0)对应于一个平直的开放宇宙;负曲率(k=-1)则对应于一个双曲型的开放宇宙。宇宙的膨胀或收缩运动在所有方向上是一样的,它可以由度规公式中的宇宙标度因子 R=R(t)来描述。R随宇宙时t的相对变化率就是哈勃常数,即H=/R。知道了R随时间的变化,也就知道了宇宙的历史和发展趋向。假定星系可以设想为均匀而静止地分布在整个空间中,那么就可用理想流体的能量-动量张量来描述它们。这时,根据引力场方程,就能推出均匀各向同性宇宙学模型的动力学方程:

式中G为引力常数。给定物态方程的压力p=p(ρ),可求得函数R(t),详细分析R(t)的性质,就得到各种典型的相对论宇宙模型。

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