Was ist der Unterschied zwischen dem Urknall-Modell und dem Λ-CDM-Modell?

Wenn ich über "Das Konsensmodell der Kosmologie" schreibe, sollte ich das Urknallmodell einbeziehen oder sollte ich nur das nehmen Λ -CDM-Modell?

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Die Urknalltheorie ist eine viel allgemeinere und weniger spezifische Beschreibung unserer Theorie über den Ursprung des Universums als die Λ C D M model (übrigens glaube ich nicht, dass der Bindestrich in diesem Akronym geschrieben ist).

Die Urknalltheorie besagt, dass sich das Universum ausdehnte und die Entfernungen zwischen zwei Orten, an denen sich heute Galaxien befinden, früher winzig, mikroskopisch klein waren, in einer fernen Vergangenheit, die als Beginn der Zeit bezeichnet werden kann. Die gesamte Ausdehnung kann als gekrümmte Raumzeit-Mannigfaltigkeit beschrieben werden, die den Gesetzen von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie gehorcht.

Andererseits, Λ C D M Modell ist eine bestimmte hochmoderne Version der Urknalltheorie, die den "Beginn von der Explosion" beinhaltet, aber auch die Anwesenheit der sichtbaren baryonischen Materie (meistens Sterne und Galaxien) sowie der unsichtbaren dunklen Materie beschreibt, DM.

Dunkle Materie scheint zu existieren, weil Galaxien auf eine bestimmte Weise rotieren, die sich von der Rotation unterscheidet, die nachhaltig wäre, wenn die sichtbaren Sterne die einzige Materie in diesen Galaxien wären. Dunkle Materie sollte besser "in der Nähe der Kerne" von Galaxien sitzen, weil wir dort ihre Wirkung beobachten. Dazu sollte es sich relativ zur Lichtgeschwindigkeit nicht zu sehr bewegen. Materie, die sich mit geringer Geschwindigkeit relativ zur Lichtgeschwindigkeit bewegt, wird als "kalt" bezeichnet. Kalte dunkle Materie, C D M , scheint die bevorzugte Eigenschaft des Großteils der Dunklen Materie zu sein, wie wir sie beobachten, und die Kosmologen zur Erklärung der Daten benötigen.

Der Buchstabe Λ (Lambda) fügt die kosmologische Konstante hinzu, die konstante allgegenwärtige positive Vakuumenergie mit negativem Druck (auch „dunkle Energie“ genannt, wenn wir einige etwas andere Beschreibungen als die einfachste kosmologische Konstante einschließen möchten), und dieser Begriff wird benötigt, um die beobachtete Beschleunigung zu erklären der Expansionsrate des Universums. Die Urknalltheorie benötigt im Allgemeinen weder dunkle Materie (DM geschweige denn CDM) noch die kosmologische Konstante Λ aber es gibt viele Beweise dafür, dass die Λ C D M Modell, und nicht nur die allgemeine Urknall-Theorie, ist die richtige Beschreibung des Universums auf der Fern- und Zeitskala (und seines Ursprungs).

Es gibt viele weitere Details, die Kosmologen bestimmen wollen – und vielleicht schon teilweise bestimmt haben. Eine davon ist, ob der Ausweitung des Urknall-Potenzgesetzes die Ära der kosmischen (exponentiellen) Inflation vorausging. Wenn man an "Stimmen" interessiert ist und es nicht wirklich die richtige Frage oder Art von Beweisen ist, an denen man interessiert sein sollte, denke ich, dass eine sichere Mehrheit der Kosmologen immer noch antworten würde: Ja, es hat Inflation gegeben. Es gäbe keine Mehrheit, wenn von den Forschern im selben Moment eine „speziellere Art der Inflation“ herausgegriffen werden müsste. Man kann auch fragen, woraus die dunkle Materie besteht. WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) wären immer noch die am weitesten verbreitete Einzeloption, aber ihre Gläubiger könnten über 50 % oder unter 50 % liegen, je nachdem, welche Gruppe von Personen befragt wird. und die Leute können unterschiedliche Meinungen darüber haben, ob diese Zahl über 50% liegt usw. Die meisten Leute auf dem Gebiet sind sich nicht sicher, was WIMPs als Individuen betrifft. An der Frage, ob eine zumindest etwas umstrittene Idee von mehr als 50 %, von einer Mehrheit oder von einem „Konsens“ getragen wird, ist nichts „objektiv“.

Um auf Ihre Frage zurückzukommen, Sie sollten den Begriff „Konsensmodell“ nicht verwenden, weil Konsens keine Methode ist, nach der Wissenschaftler denken – außerdem gibt es einen unterschiedlichen Grad an „Konsens“ über verschiedene Fragen, also kann man das nicht sagen einer Ihrer Begriffe ist richtig und der andere falsch als Beschreibung des "Konsenses". (Der Prozentsatz der Kosmologen, die The Big Bang Theory ernst nehmen, ist überwältigend, und der Prozentsatz, der denkt, dass die Λ C D M Modell ist zumindest "grundsätzlich richtig" ist immer noch eine Mehrheit, obwohl der Teufel sich vielleicht im Detail verbirgt.) Und man sollte nicht "The Big Bang Theory" und die verwenden Λ C D M Modell in eigenständigen Sätzen, denn wie Ihre Frage zeigt, bedeutet die Verwendung einiger Begriffe, dass Sie Sätze verwenden würden, deren Bedeutung Ihnen unbekannt ist, und es ist im Allgemeinen eine sehr schlechte Angewohnheit, solche Dinge zu tun.

Wenn Sie über manche Dinge sprechen oder schreiben, insbesondere wenn Sie Ihren Text durch Worte wie „Konsens“ einschüchternd wirken lassen möchten, sollten Sie besser eine ausreichende Vorstellung davon haben, wovon Sie sprechen, was in dieser Situation anscheinend nicht der Fall ist . Ich denke, Ihre Frage deutet darauf hin, dass Sie nur die Begriffe "The Big Bang Theory" und " Λ C D M Modell" in Sätzen, in denen Sie sagen, dass die Kosmologen und Physiker diese Begriffe verwenden. Mit einer Einführung wie dem obigen Kommentar bekommt man vielleicht eine Vorstellung davon, was die Begriffe bedeuten, aber es reicht immer noch nicht aus, um zu "autoritative" Aussagen über diese Theorien zu rechtfertigen .

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CuriousOne hat darauf hingewiesen, dass der Begriff „Konsensmodell“ möglicherweise nicht ganz vom OP erfunden wurde, aber irgendwo gehört wurde und aus einer ungenauen Rückübersetzung des „Konkordanzmodells“ stammt. Das ist in der Tat der Begriff, der im Grunde für die verwendet wurde Λ C D M Modell. Der erste Auftritt war 1995 in einer Arbeit von Steinhardt und Ostriker:

https://arxiv.org/abs/astro-ph/9505066

Sie untersuchten die experimentellen Einschränkungen in der zweidimensionalen Parameterebene, die die Hubble-Konstante (oder das Alter des Universums) und die kosmologische Konstante beinhalten, und konnten bereits vermuten, dass die kosmologische Konstante 65 % der Energiedichte oder so zu sein schien (und alle Beschränkungen schienen mit diesen Entscheidungen übereinzustimmen), etwa drei Jahre bevor die „Entdeckung“ dieser Tatsache offiziell von den Experimentatoren gemacht wurde. Die „Konkordanz“ bezieht sich rein auf die Übereinstimmung zwischen den Modellen und den Beobachtungen – in diesem Begriff ist nichts „Soziologisches“ oder „über Volksmeinungen“.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ein schönes Bild, das ich mir von der Frage auf diesem Server ausgeliehen habe

Wie berechnen Wissenschaftler den Anteil dunkler Energie im Universum?

Die Tatsache, dass sich die dünnen Ellipsen (experimentelle Nebenbedingungen) schneiden, war und ist nicht trivial. Zwei davon reichen aus, um den Punkt zu bestimmen. Dass auch die dritte Ellipse den Punkt schneidet, ist bereits eine nicht triviale Überprüfung, dh ein Beweis dafür, dass wir nicht nur Parameter anpassen, sondern dass es wahrscheinlicher als zuvor ist, dass es tatsächlich sinnvoll ist, die Daten durch die gegebene 2-Parameter-Theorie zu beschreiben. Und diese nicht triviale Übereinstimmung ist vielleicht der wahre Grund, warum das Wort "Konkordanz" verwendet wurde.

Das Problem ist, wenn Sie nach "dem Konsensmodell der Kosmologie" suchen, wird es immer angezeigt Λ CDM, immer. Außerdem heißt es in diesem PDF auf Seite 15: „Das folgende Diagramm zeigt das „Fluktuationsspektrum“ im WMAP-Bild mit dem 2003 entwickelten kosmologischen Konsensmodell.“ Und das Bild ist ziemlich genau das, was ich in der gesehen habe Λ CDM-Modellpapiere, daher die Frage.
Kommen wir also zurück zum eigentlichen Hauptproblem. Allgemein gesprochen würde sich das auf "Das Konsensmodell der Kosmologie" beziehen?
@SyedAli: Ich würde der Antwort von Luboš folgen. Er hat völlig Recht damit, dass „Konsens“ kein guter Begriff für Wissenschaft ist. Dass manchmal sogar Wissenschaftler schlechte Sprechgewohnheiten entwickeln, ist eine Tatsache des Lebens. Das bedeutet nicht, dass wir es nicht besser wissen, wenn wir auf eine Antwort drängen, aber sobald sich eine schlechte Wortwahl etabliert hat (was eine schlechtere Wahl sein könnte als "Urknall" ..., war es nicht groß und es tat es 't make a bang ...) es neigt dazu, herumzuhängen.
Danke, @CuriousOne. Lieber Syed, wenn ich raten müsste, was die meisten Kosmologen mit diesem unglücklichen Ausdruck gemeint haben könnten, hätte es sowohl TBBT als auch LambdaCDM sein können. Aber die kalte Dunkle Materie könnte auch spezifischer sein und aus WIMPs bestehen, aber in diesem Fall könnte der Grad der Überzeugung der Menschen, dass wir dies in der Natur haben, wirklich unter 50 % liegen (und junge Forscher sind keine allzu großen WIMP-Fans , kann man sehen), und unsere Überzeugungen spielen sowieso keine Rolle.
Aber mein Punkt ist, dass es sehr wahrscheinlich ist, dass das "Konsensmodell" für etwas verwendet wurde, das eigentlich ziemlich kontrovers ist - denn das ist der Grund, warum die Leute von "Konsens" sprechen. Sie benutzen das Wort, um politischen Druck auszuüben, geben vor, dass diejenigen, die anderer Meinung sind, eine Minderheit sind, die niedergeschlagen werden muss, und sie müssen es tun, weil sie keine wirklichen Beweise oder gar Beweise haben. Es liegt also am Zuhörer, sehr vorsichtig zu sein, wenn er von der Phrase "Konsensmodell" "beeindruckt" wird - in diesem Fall läuft wahrscheinlich etwas falsch.
Mir kam gerade in den Sinn, dass "Konsens" vielleicht eine leichte Fehlübersetzung von "Konkordanz" ist, die ich oft verwendet habe? Wörtlich würde man "Konkordanz" lesen als "ein Zustand, in dem die Dinge miteinander übereinstimmen", was meiner Meinung nach nicht ganz dasselbe ist wie "Konsens". Berufung Λ CDM das "Konkordanzmodell" ist ein viel besserer Ausdruck, da es zu diesem Zeitpunkt mit den Daten übereinzustimmen scheint, wenn ich mit dem Thema noch auf dem Laufenden bin. Ich glaube, es gibt auch eine gewisse Übereinstimmung zwischen Kosmologen darüber, was das Modell beinhaltet. Kann es sein, dass da etwas bei der Übersetzung verloren gegangen ist?
Lieber @CuriousOne, ich bin in der Fachliteratur tatsächlich auf den Begriff (kosmologisches) „Konkordanzmodell“ gestoßen. Ich wusste damals nicht, was es war. Aber irgendwann wurde mir klar, dass es auf eine Arbeit von Steinhardt und Ostriker aus dem Jahr 1995 zurückgeht, arxiv.org/abs/astro-ph/9505066 - aber die Konkordanz ist keine Vereinbarung zwischen den Menschen (der Mehrheit der Kosmologen). Es ist der Schnittpunkt der Versuchsstreifen in der „h“- und „Omega_Lambda“-Ebene – Einschränkungen durch 3 relevante Arten von Experimenten. Nichts mit der Gesellschaft zu tun.
Wenn also der „Konsens“ aus einer Rückübersetzung des „Konkordanzmodells“ stammt, ist es nicht nur eine ungenaue Übersetzung – die Essenz ist völlig falsch. Schließlich mag Steinhardt Fehler haben, aber er war in diesen Dingen voraus, bevor die kosmologische Konstante entdeckt wurde. Und er gehört nicht zu denen, die jemals einen Konsens anbeten würden, insbesondere angesichts seiner Kritik an der Inflation, die so ziemlich eine Frage des Konsens ist. Seine Kritik an der Inflation liegt ihm am Herzen und er weiß, dass jedes „Konsensgespräch“ schnell gegen diese wichtige Sache von ihm fehlschlagen würde.
Das ist fabelhaft! Ich habe mich immer gefragt, was es bedeutet und woher es kommt! Ich dachte immer, es ginge um die Übereinstimmung mit den Daten ... und jetzt stellt sich heraus, dass es die Übereinstimmung mit den Daten ist ... wow ... Sie haben mir gerade den Tag versüßt! Vielen Dank für dieses Schmuckstück!
Das unterscheidet die beiden wirklich voneinander, TBBT und Λ CDM, ein allgemein akzeptiertes und ein fein abgestimmtes, datenübereinstimmendes Modell.
Es gibt eine kleine Sache, die ich fragen möchte, bevor ich schließe, wie die BB-Theorie Λ Das CDM-Modell sollte auch Beweise (mathematische Konstrukte) über die frühen Stadien des Universums liefern, wie die strahlungsdominierende Ära, die materiedominierte Ära, habe ich Recht?. Es würde mich sehr freuen, wenn Sie mich auf einen Artikel/ein Buch/eine Website verweisen könnten, die mir einige mathematische Informationen darüber liefern können, wie sich beide Modelle auf die frühen Zeitalter des Universums beziehen. @CuriousOne, danke auch.
Lieber Syed, Kosmologen beobachten die strahlungsdominierte Ära nicht direkt. Die von der Materie dominierte Ära endete vor relativ kurzer Zeit (jetzt ist es die von der kosmologischen Konstante dominierte Ära, für immer), und der Übergang war in keiner Weise scharf. Der Standardnachweis für TBBT ist hier aufgelistet: schoolobservatory.org.uk/astro/cosmos/bb_evid
Ok, lass es mich bequemer umformulieren. Wir wissen, dass die strahlungsdominierte Ära 50.000 Jahre dauerte, wie? Welche Gleichungen liefern uns das Ergebnis von 50.000 Jahren und wie können wir sicher sein, dass wir von einer strahlungsdominierten Ära sprechen, dasselbe gilt für die materiedominierte Ära. Wenn irgendein Lehrbuch/Artikel Mathematik darüber enthält, würde ich es mir gerne ansehen,
Lieber @SyedAli, wir messen den Wert „50.000 Jahre“ in keiner Weise direkt. Diese Frage habe ich bereits im vorherigen Kommentar beantwortet. Trotzdem sind wir uns sicher, dass die Theorie schon ab den ersten drei Minuten richtig ist, weil sie zB die richtigen Prozentsätze der Lichtkerne produziert, wie wir sie beobachten, und die sind in den ersten 3 Minuten entstanden. Diese Übereinstimmung (plus CMB-Kurven usw.) ist eine Quelle großer Zuversicht, dass die Theorie richtig ist, und deshalb glauben wir auch an die Gleichungen des Urknalls, dass das Strahlungszeitalter 50.000 Jahre dauerte, und viele andere Dinge.
Sie können sich die Wikipedia-Einträge für die strahlungsdominierte Ära en.wikipedia.org/wiki/Radiation-damined_era und ähnliche Seiten ansehen. Das Timing und die durchschnittliche Temperatur und Energiedichte und Expansionsgeschwindigkeit usw. sind alle berechenbar (unter Befolgung verschiedener Potenzgesetze). Kosmologen vereinfachen zunächst die Einstein-Gleichungen zu den Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker-Gleichungen für ein einheitliches Universum mit einheitlicher Materie und lösen diese viel einfachere gewöhnliche Differentialgleichung, die nur von der Zeit abhängt. Die verschiedenen Epochen unterscheiden sich durch unterschiedliche Verhältnisse Druck/Energie_Dichte.
Diese Erklärungen erscheinen in vielen Rezensionen, Lehrbüchern und Einführungen. Ich war fasziniert, das Buch "A Most Incomprehensible Thing: Notes Towards a Very Gentle Introduction to the Mathematics of Relativity" (bei amazon.com oder anderswo zu kaufen) zu erwähnen, das die Seiten 315-320 über das FRW-Zeug usw. enthält. Was mir gefällt Dieses Buch ist, dass es in dem aktualisierten Buch bereits einen Abschnitt über die LIGO-Erkennung von 2015 gibt. ;-)