什么是粒子物理学和宇宙学之间的关系？(the relationship between particle physics and cosmology?)
粒子物理学和宇宙学领域之间存在着密切的关系，在这两个领域同时工作的一长串物理学家就是例证：阿尔伯特-爱因斯坦、斯蒂芬-霍金、基普-索恩和其他许多人。 宇宙学是对宇宙及其结构的研究，而粒子物理学是对夸克和光子等基本粒子的研究，是已知最小的物体。 尽管一开始它们似乎没有任何联系，但宇宙学和粒子物理学实际上是密切相关的。
与地球上的复杂系统不同，星系间和宇宙学现象相对来说比较简单，可以用更高层次的解释来描述，而不是用最低层次的属性来描述。 例如，在遥远的太空中，自然界的四种力量中只有一种有真正的影响：重力。 虽然恒星和星系非常遥远，比我们自己大很多倍，但我们对它们的工作方式有一个非常准确的描述，这来自指导其组成粒子的基本物理规律。
与粒子物理学联系最紧密的宇宙学领域是对大爆炸的研究，大爆炸创造了宇宙中的所有物质和宇宙本身所构成的时空。 大爆炸一开始是一个密度接近无限、体积为零的点：一个奇点。 然后，它迅速扩大到原子核大小，这就是粒子物理学发挥作用的地方。 为了了解大爆炸的最初时刻是如何影响今天的宇宙的，我们必须利用我们对粒子物理学的了解来创建可信的宇宙学模型。
创建越来越强大的粒子加速器的动机之一是进行实验，模拟宇宙历史上尽可能早的物理环境，当时一切都非常紧凑和热。 宇宙学家必须精通粒子物理学，以便为该领域做出重大贡献。
理解粒子物理学和宇宙学之间关系的另一个关键是看黑洞的研究。 黑洞的物理特性与宇宙的长期未来有关。 黑洞是坍塌的恒星，具有巨大的引力，甚至连光都无法逃脱其掌控。 有一段时间，人们认为黑洞不会发出辐射，本来是永恒的，这是物理学家的一个悖论。 但霍金根据粒子物理学的见解提出理论，黑洞确实会发出辐射，此后被称为霍金辐射。
粒子物理学也与暗物质的调查高度相关，暗物质是一种看不见的物质，由于它对可见物质的引力影响，人们知道它的存在；暗能量是一种神秘的力量，它充斥着宇宙，并导致其膨胀加速。 这些是现代宇宙学的核心问题。 
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- 发表于 2022-02-09 11:36
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- 分类：科学
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