Friedmann-Modell: Unterschied zwischen den Versionen

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Unter einem '''Friedmann-Modell''' oder '''Friedmann-Lemaître-Modell''' (benannt nach dem russischen Mathematiker und Meteorologen [[Alexander Alexandrowitsch Friedmann|Alexander Friedmann]] und dem belgischen Astrophysiker [[Georges Lemaître]])<ref name="Goenner1999">{{cite book|author=Hubert Goenner|title=Einsteins Relativitätstheorien: Raum, Zeit, Masse, Gravitation|url=http://books.google.com/books?id=5XcsOGhE0j0C&pg=PA96|accessdate=9. April 2012|year=1999|publisher=C.H.Beck|isbn=978-3-406-45669-5|page=96}}</ref> versteht man in der [[Kosmologie]] Lösungen der [[Friedmann-Gleichung]], d.&nbsp;h. eine Lösung der [[Einsteinsche Feldgleichungen|Einsteinschen Feldgleichungen]] mit konstanter [[Krümmung]], die um jeden Punkt räumlich [[isotrop]] ist.  
Unter einem '''Friedmann-Modell''' oder '''Friedmann-Lemaître-Modell''' (benannt nach dem russischen Mathematiker und Meteorologen [[Alexander Alexandrowitsch Friedmann|Alexander Friedmann]] und dem belgischen Astrophysiker [[Georges Lemaître]])<ref name="Goenner1999">{{cite book|author=Hubert Goenner|title=Einsteins Relativitätstheorien: Raum, Zeit, Masse, Gravitation|url=https://books.google.de/books?id=5XcsOGhE0j0C&pg=PA96&hl=de|accessdate=9. April 2012|year=1999|publisher=C.H.Beck|isbn=978-3-406-45669-5|page=96}}</ref> versteht man in der [[Kosmologie]] Lösungen der [[Friedmann-Gleichung]], d.&nbsp;h. eine Lösung der [[Einsteinsche Feldgleichungen|Einsteinschen Feldgleichungen]] mit konstanter [[Krümmung]], die um jeden Punkt räumlich [[isotrop]] ist.


Friedmann-Modelle unterscheiden sich durch den Parameter&nbsp;''k'' aus der [[Robertson-Walker-Metrik]]
Friedmann-Modelle unterscheiden sich durch den Parameter <math>k</math> aus der [[Robertson-Walker-Metrik]]
* k = +1: positive Krümmung
* <math>k = +1</math>: positive Krümmung
* k =  0: keine Krümmung, flacher Raum  
* <math>k =  0</math>: keine Krümmung, flacher Raum
* k = -1: negative Krümmung
* <math>k = -1</math>: negative Krümmung
und den Wert der [[Kosmologische Konstante|kosmologischen Konstante]] <math>\Lambda</math>.
und den Wert der [[Kosmologische Konstante|kosmologischen Konstante]] <math>\Lambda</math>.


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nicht expandierendes oder kontrahierendes, statisches (gegenüber kleinen Änderungen instabiles) Universum mit
nicht expandierendes oder kontrahierendes, statisches (gegenüber kleinen Änderungen instabiles) Universum mit


:<math>k = +1, \Lambda = \Lambda_c \ ,</math>
:<math>k = +1, \quad \Lambda = \Lambda_c \ ,</math>


wobei <math>\Lambda_c=4/(\kappa M)^2</math> ist.<ref name=sexl>{{Literatur  | Autor = R. Sexl, H. Urbantke | Titel = Gravitation und Kosmologie | Jahr = 1987 | Verlag = BI-Wissenschaftsverlag | Ort = Mannheim | ISBN = 3-411-03177-8 | Auflage=3., korrigierte}}</ref>{{rp|158}}
wobei <math>\Lambda_c=4/(\kappa M)^2</math> ist.<ref name=sexl>{{Literatur  | Autor = R. Sexl, H. Urbantke | Titel = Gravitation und Kosmologie | Jahr = 1987 | Verlag = BI-Wissenschaftsverlag | Ort = Mannheim | ISBN = 3-411-03177-8 | Auflage=3., korrigierte}}</ref>{{rp|158}}


=== Lemaître-Universum ===
=== Lemaître-Universum ===
:<math>k = +1, \Lambda = \Lambda_c(1+\epsilon) \ ,</math>
:<math>k = +1, \quad \Lambda = \Lambda_c(1+\epsilon) \ ,</math>
wobei <math>\epsilon</math> ein sehr kleiner Parameter ist. Durch die Wahl eines geeigneten <math>\epsilon</math> ist die Zeitskala der [[Expansion des Universums]] so gedehnt, dass zwischen zwei expandierenden Zeitphasen ein fast statisches Universum besteht.<ref name=sexl />{{rp|159}}
wobei <math>\epsilon</math> ein sehr kleiner Parameter ist. Durch die Wahl eines geeigneten <math>\epsilon</math> ist die Zeitskala der [[Expansion des Universums]] so gedehnt, dass zwischen zwei expandierenden Zeitphasen ein fast statisches Universum besteht.<ref name=sexl />{{rp|159}}


=== De-Sitter-Modell ===
=== De-Sitter-Modell ===
{{Hauptartikel|De-Sitter-Modell}}
{{Hauptartikel|De-Sitter-Modell}}
:<math>\rho=0, \Lambda>0</math>
:<math>\rho=0, \quad \Lambda>0</math>
Die drei verschiedenen Werte für&nbsp;''k'' ergeben drei mögliche Modelle, die aber nur verschiedene Schnitte derselben [[Raumzeit]] sind.<ref name = sexl />{{rp|164}}
Die drei verschiedenen Werte für <math>k</math> ergeben drei mögliche Modelle, die aber nur verschiedene Schnitte derselben [[Raumzeit]] sind.<ref name = sexl />{{rp|164}}


=== Einstein-de-Sitter-Modell ===
=== Einstein-de-Sitter-Modell ===
Das Einstein-de-Sitter-Universum ergibt sich mit
Das Einstein-de-Sitter-Universum ergibt sich mit


:<math>k = 0, \Lambda = 0 \ .</math>
:<math>k = 0, \quad \Lambda = 0 \ .</math>
Für dieses flache, unendlich ausgedehnte Universum entwickelt sich der Parameter&nbsp;''R'' der Robertson-Walker-Metrik gerade mit <math>R \sim t^{2/3}</math>.<ref name = sexl />{{rp|160}}
Für dieses flache, unendlich ausgedehnte Universum entwickelt sich der Parameter <math>R</math> der Robertson-Walker-Metrik gerade mit <math>R \sim t^{2/3}</math>.<ref name = sexl />{{rp|160}}


== Einzelnachweise ==
== Einzelnachweise ==

Aktuelle Version vom 13. Juli 2021, 14:53 Uhr

Unter einem Friedmann-Modell oder Friedmann-Lemaître-Modell (benannt nach dem russischen Mathematiker und Meteorologen Alexander Friedmann und dem belgischen Astrophysiker Georges Lemaître)[1] versteht man in der Kosmologie Lösungen der Friedmann-Gleichung, d. h. eine Lösung der Einsteinschen Feldgleichungen mit konstanter Krümmung, die um jeden Punkt räumlich isotrop ist.

Friedmann-Modelle unterscheiden sich durch den Parameter $ k $ aus der Robertson-Walker-Metrik

  • $ k=+1 $: positive Krümmung
  • $ k=0 $: keine Krümmung, flacher Raum
  • $ k=-1 $: negative Krümmung

und den Wert der kosmologischen Konstante $ \Lambda $.

Sonderfälle der Friedmann-Modelle

Einstein-Kosmos

Es handelt sich um ein nicht expandierendes oder kontrahierendes, statisches (gegenüber kleinen Änderungen instabiles) Universum mit

$ k=+1,\quad \Lambda =\Lambda _{c}\ , $

wobei $ \Lambda _{c}=4/(\kappa M)^{2} $ ist.[2]:158

Lemaître-Universum

$ k=+1,\quad \Lambda =\Lambda _{c}(1+\epsilon )\ , $

wobei $ \epsilon $ ein sehr kleiner Parameter ist. Durch die Wahl eines geeigneten $ \epsilon $ ist die Zeitskala der Expansion des Universums so gedehnt, dass zwischen zwei expandierenden Zeitphasen ein fast statisches Universum besteht.[2]:159

De-Sitter-Modell

$ \rho =0,\quad \Lambda >0 $

Die drei verschiedenen Werte für $ k $ ergeben drei mögliche Modelle, die aber nur verschiedene Schnitte derselben Raumzeit sind.[2]:164

Einstein-de-Sitter-Modell

Das Einstein-de-Sitter-Universum ergibt sich mit

$ k=0,\quad \Lambda =0\ . $

Für dieses flache, unendlich ausgedehnte Universum entwickelt sich der Parameter $ R $ der Robertson-Walker-Metrik gerade mit $ R\sim t^{2/3} $.[2]:160

Einzelnachweise

  1. Hubert Goenner: Einsteins Relativitätstheorien: Raum, Zeit, Masse, Gravitation.. C.H.Beck, 1999, ISBN 978-3-406-45669-5, S. 96 (Zugriff am 9. April 2012).
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 R. Sexl, H. Urbantke: Gravitation und Kosmologie. 3., korrigierte Auflage. BI-Wissenschaftsverlag, Mannheim 1987, ISBN 3-411-03177-8.

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