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哪个物理学或者数学方程很重要?

著名的物理学和数学公式包括:广义相对论的引力场方程、欧拉恒等式、质能方程、粒子物理标准模型的拉格朗日量、麦克斯韦方程组、雅各布螺线方程。这里就来简单介绍一下一个源自于爱因斯坦引力场方程的极为重要方程:弗里德曼方程。

上式中H表示哈勃参数,G表示万有引力常数,ρ表示宇宙密度,Λ表示与暗能量有关的宇宙学常数,c表示真空中的光速,k/α^2表示空间曲率。弗里德曼方程是现代宇宙学的理论基础,计算宇宙的大小和年龄、了解宇宙的演化都离不开这个方程。

在1922年,在爱因斯坦提出了新的引力理论之后不久,弗里德曼从引力场方程中推导出了弗里德曼方程。这个方程表明,宇宙要么在坍缩,要么在膨胀,就是不可能保持静态,这打破了当时人们的固有认知,这也是爱因斯坦所没有想到的。到了1929年,哈勃通过星系红移的规律发现了宇宙正在膨胀,这有力地证实了弗里德曼的预言。

在弗里德曼走完短暂的一生之后,他的学生伽莫夫把弗里德曼的理论发扬光大,使其成为描述宇宙起源和演化的最重要理论,目前的观测结果都十分符合弗里德曼方程的描述。由于弗里德曼方程结合了物质、能量以及宇宙在某一时间的膨胀速率,所以通过这个方程,我们能够了解宇宙的过去,并且还能预知宇宙的未来。

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