粒子物理學和宇宙學之間的關系是什么(Relationship Between Particle Physics and Cosmology)？

粒子物理學和宇宙學領域之間有著密切的關系，這一點可以從一長串同時從事這兩方面工作的物理學家身上得到證明：阿爾伯特·愛因斯坦、斯蒂芬·霍金、基普·索恩和其他許多人。宇宙學是對宇宙及其結構的研究，粒子物理學研究...

粒子物理學和宇宙學領域之間有著密切的關系，這一點可以從一長串同時從事這兩方面工作的物理學家身上得到證明：阿爾伯特·愛因斯坦、斯蒂芬·霍金、基普·索恩和其他許多人。宇宙學是對宇宙及其結構的研究，粒子物理學研究的是基本粒子，如夸克和光子，它們是已知的最小的物體。雖然起初它們看起來像任何事物一樣沒有聯系，但實際上宇宙學和粒子物理學是緊密聯系在一起的。

斯蒂芬·霍金認為黑洞不發射輻射，不像地球上的復雜系統，通常用更高層次的解釋來描述，而不是從最低層出現的性質，星系間和宇宙學現象相對簡單。例如，在遙遠的太空中，自然的四種力量中只有一種真正有影響：重力。雖然恒星和星系離我們很遠，比我們大很多倍，但我們對它們的工作原理有著非常精確的了解，大爆炸理論源于指導其組成粒子的基本物理定律。

大爆炸理論將物理學和宇宙學聯系起來。宇宙學領域與粒子物理學最密切的領域是對大爆炸的研究，大爆炸創造了宇宙中所有的物質，以及其中的時空宇宙本身是由宇宙組成的，宇宙大爆炸從一個密度接近無窮大、體積為零的點開始：一個奇點，然后迅速膨脹到原子核大小，這就是粒子物理學發揮作用的地方為了了解宇宙大爆炸最早的時刻是如何影響今天的宇宙的，我們必須利用我們對粒子物理的了解來建立可信的宇宙學模型。創造更強大的粒子加速器的動機之一是在宇宙歷史上盡早進行模擬物理環境的實驗，宇宙學家必須精通粒子物理學才能對這一領域做出重大貢獻。理解粒子物理學和宇宙學之間關系的另一個關鍵是研究黑洞。黑洞的物理性質與宇宙的長期未來。黑洞是坍縮的恒星，具有如此巨大的引力，甚至連光都無法逃脫它們的控制。有一段時間，人們認為黑洞不發射輻射，而且是永恒的，這對物理學家來說是一個悖論。但斯蒂芬·霍金根據粒子物理學的見解，提出了黑洞的理論粒子物理學也與暗物質的研究密切相關，暗物質的存在是由于它對可見物質的引力影響而已知的，一種神秘的力量，它彌漫在宇宙中并使其加速膨脹。這是現代宇宙學的核心問題。