一. 宇宙学原理
现有的观测结果(包括星系在大尺度上的分布和微波背景辐射的各向同性)印证了我们研究宇宙学的基本假设 ——
宇宙学原理:
- (表述一)宇宙在大尺度上是均匀且各向同性的。
- (表述二)宇宙中不同地点、同一时刻看到的宇宙图像相同。
- (表述三)宇宙中没有任何地点是特殊的,所有位置都是平等的。
从宇宙学原理的观点出发,整个宇宙可以被视为密度均匀的流体,相应的将星系(团)视为这一流体中的质元。抛开完全静止的情形,整个流体只会各向同性的收缩。
二. FRW度规
1. 三维球面线元
类比二维球面的线元表达式 我们可以写出(符合均匀性要求的)三维球面的线元表达式 其中 表征空间弯曲程度, 相应于平直空间,否则为弯曲空间。由Gauss曲率公式可求得三维曲面曲率: 解得 带入平直空间情况()得到,于是 进一步宇宙学原理要求空间曲率各处相同,但可随时间演化(即),于是
2. 物理坐标与共动坐标
引入定义 其中分别对应于正曲率空间(闭合空间),平直空间,负曲率空间(开放空间)。具有长度量纲,从而无量纲。
未完待续... ...
参考文献
- 向守平,冯珑珑 编著《宇宙大尺度结构的形成》,中国科学技术出版社。