弗里德曼方程是宇宙学基础理论之一,用于描述宇宙膨胀速度与能量密度的关系:
$$\frac{\ddot{a}}{a}=-\frac{4\pi G}{3}(\rho 3p)$$
其中,$a$ 为宇宙的尺度因子,$\ddot{a}$ 表示宇宙的加速度,$G$ 为引力常数,$\rho$ 与 $p$ 分别为宇宙的能量密度和压强,$c=1$。弗里德曼方程起源于爱因斯坦场方程,是描述宇宙演化史的重要工具。
在宇宙学中,利用弗里德曼方程可以研究不同宇宙学模型的演化。例如,如果宇宙的能量密度与压强均为正,那么根据弗里德曼方程可知:宇宙始终在加速膨胀,且膨胀速度越来越快。如果宇宙中有暗能量,未被引力所束缚,那么根据方程,我们可以推导出宇宙加速膨胀的原因。此外,弗里德曼方程还可以用来计算宇宙的年龄、大小、暴胀等重要参数。