Wszechświat relatywistyczny

1905 r. Powstanie Szczególnej Teorii Względności. 1915 r. Powstanie Ogólnej Teorii Względności. Przestrzeń i czas zostają powiązane w czterowymiarową czasoprzetrzeń, składająca się nie z punktów lecz zdarzeń. Grawitacja przestaje być tajemniczą siłą, działającą między obiektami materialnymi -- staje się zaburzeniem geometrii czasoprzestrzeni przez materię.

1. 1917 r. Einstein publikuje ,,Kosmologiczne rozważania nad Ogólną Teorią Względności''. Paradoksu Olbersa można uniknąć przyjmując, że materia Wszechświata całkowicie zakrzywia czasoprzestrzeń. Wszechświat jest więc skończony, choć nieograniczony. Aby jednak taki Wszechświat był niezmienny w czasie, tj. aby np. się nie rozszerzał, Einstein musiał wprowadzić do równań OTW sztuczny czynnik nazwany stałą kosmologiczną. Całość to statyczny model Einsteina.

2. 1917 r. Holenderski astronom Wilhelm de Sitter proponuje inne rozwiązanie równań OTW, opisujące Wszechświat o stałej krzywiźnie czasoprzestrzeni lecz pozbawiony materii. Taki Wszechświat rozszerza się.

3. Oba powyższe modele są rozwiązaniami skrajnymi. Einstein: materia bez ruchu, de Sitter: ruch bez materii. W 1922 r. rosyjski matematyk Aleksander Friedman publikuje pracę ,,O krzywiźnie przestrzeni'', opisując różne możliwe modele Wszechświata, wynikające z równań Einsteina. Część z nich się rozszerza.

4. Druga połowa lat 20-tych: Edwin Hubble obserwuje poczerwienienia widm galaktyk. Czym są one spowodowane?

5. Zainspirowany tym George Lemaitre w 1927 r. publikuje pracę ,,Wszechświat jednorodny o skończonej masie, wyjaśniający prędkość radialną mgławic pozagalaktycznych''. Otrzymuje model pośredni, pomiędzy modelem Einsteina i de Sittera. W minus nieskończoności jego Wszechświat jest statycznym Wszechświatem Einsteina, w pewnej chwili zaczyna ekspansję i w granicy przechodzi w pusty Wszechświat de Sittera. Lemaitre tłumaczy w swojej pracy zależność prędkości ucieczki galaktyk od odległości. Jego model ma oparcie w obserwacjach!