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今天给大家讲一下宇宙学的原理。宇宙学研究的对象并不是恒星的演化、行星的运动，也不是星系的形成和发展，而是更大尺度的物理。宇宙学中最重要的一个原理是宇宙学原理。我们的宇宙在大尺度上是均匀和各向同性的，均匀指的是宇宙中的各点都是平等的，没有何处是特殊的。各向同性是指相对于某一点宇宙在各个方向上看起来都是一样的。 宇宙学原理强调的是在大尺度上的均匀和各向同性。这里的大尺度指的并非在太阳系、星系、甚至本星系群这样的尺度。而是在更大的尺度上，例：包含数百万个星系的尺度。通常在宇宙学中被当作一个点来处理，其中内部结构并不重要。 星系团是我们宇宙中最大的引力塌缩形成的物体。它们有可能形成群而成为超级星系团。在更大的尺度，大约是几百个Mpc，宇宙看起来是光滑的，没有来自于局部引力塌缩形成的结构，宇宙在大尺度上的均匀和各向同性已经得到实验上的验证。 宇宙学原理是现代宇宙学标准模型的基石。宇宙学的标准模型认为宇宙是演化的，起源于大爆炸。我在之前的文章里也讲过宇宙大爆炸理论。 在广义相对论中，某一“时刻”的概念是模糊的，需要利用三维的类空曲面来定义时间。为了定义一个整体的时间参数，我们可以引进一系列互不相交的超曲面来把时空切成片，每一个超曲面由一个时间参数来标记。定义超曲面t=常数的方式通常是任意的。 在宇宙学中，需要定义一个特别的理想观测者——基本观测者。这些观测者相对于整个宇宙流体没有相对运动。 利用这些观测者，我们可以自由的定义t=常数的超曲面：只要要求任意基本观测者的4-速度都必须正交于超曲面。这些观测者的局部洛伦兹参考系的同时面与这些超曲面是局部重合的。每一个超曲面都可以看作基本观测者的局部洛伦兹参考系的汇合。 |
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