Вселенная происхождение и строение: Строение Вселенной

Содержание

Строение Вселенной

Прежде чем ответить на вопрос о происхождении отдельных небесных тел и их систем, нужно в немногих словах рассказать о строении Вселенной.

Все звезды, видимые нами в темную безлунную ночь, составляют единую звездную систему, которая называется Галактикой. Наше Солнце тоже входит в эту огромную звездную семью, большинство звезд находится очень далеко от нас. Они сливаются в сплошную светящуюся полосу, которую мы называем Млечным путем. Его в безлунную ночь можно видеть на небе.

Мы видим нашу Галактику изнутри, потому что находимся в ней. Но если бы мы имели возможность взглянуть на нее откуда-нибудь со стороны, то мы увидели бы, что она по форме своей напоминает чечевицу или линзу, заполненную звездами. Звезды группируются преимущественно вблизи средней плоскости этой чечевицы.

В состав Галактики входит около 10 миллиардов звезд, и свет идет от одного ее края до другого в течение 100 тысяч лет. Напомним, что скорость света составляет 300 000 километров в секунду.

По краям этой звездной системы, как осколки, окружающие большую льдину, расположены отдельные звездные кучи. Иногда тесные кучи звезд имеют форму шара. Это так называемые шаровые звездные кучи. Но есть и другие, с меньшим количеством звезд и менее правильные по форме. Они то там, то тут разбросаны в толще Галактики. Таким образом, пространство внутри Галактики заполнено звездами неравномерно: в одних местах они образуют сгущения, похожие на облака, в других же более разрежены.

Наша солнечная система хотя и входит в состав Галактики, но расположена довольно далеко от ее центра, ближе к ее краю. Планета Земля — это одна из небольших планет, являющихся спутниками Солнца и образующая вместе с ними, с Солнцем и со спутниками планет (например, Луной) то, что называется солнечной системой. Около нашей Земли обращается единственный ее спутник—Луна Она значительно меньше Земли. Чтобы уравновесить земной шар, нужно было бы положить на чашку весов 80 лун. Расстояние от Земли до Луны равно 30 земным поперечникам.

Однако отдаленность других небесных тел друг от друга во много-много раз превышает их размеры. Вот какими безднами отделены друг от друга различные мировые образования.

Солнце, около которого вместе с Луной обращается Земля, отстоит от нас на 150 миллионов километров. Вокруг него почти в той же самой плоскости, что и Земля, обращаются другие, подобные Земле планеты. И чем дальше от Солнца они находятся, тем медленнее их обращение, тем больше времени требует полный оборот их около Солнца.

Когда мы говорим: «планеты, подобные Земле», то подразумеваем, что это сходные с ней по внешнему виду небесные тела, остывшие, по крайней мере, с поверхности и потому не излучающие собственного света. Они освещаются и согреваются светом Солнца. Некоторые из этих планет, например Меркурий и Марс, меньше Земли, Венера — одного размера с Землей, Сатурн — больше в 9 раз, Юпитер — в 11. Все планеты вращаются вокруг Солнца по путям, похожим на окружности, по несколько вытянутым и называемым эллипсами.

Вокруг некоторых планет обращаются их спутники, их луны. Юпитер, к примеру, имеет 11 спутников. Таким образам, он представляет собой как бы маленькое подобие солнечной системы.

Границей солнечной системы можно считать путь (орбиту) самой далекой из планет — Плутона, открытого всего лишь 15 лет тому назад. Эта планета отстоит от Солнца в 40 раз дальше, чем Земля.

Остальные небесные светила — звезды и туманности — находятся далеко за пределами солнечной системы. Каждая звезда — это раскаленный, светящийся собственным светом газовый шар. Ближайшая звезда так далека, что свет от нее достигает Земли только через четыре года. Если бы от такой звезды проложили к Земле железную дорогу и пустили по ней курьерский поезд, идущий без остановок со скоростью 100 километров в час, то он добрался бы до Земли только через 40 миллионов лет. От других звезд свет достигает нашей планеты через сотни, тысячи и даже через миллионы лет. Эти далекие солнца, но всей вероятности, также являются центрами других солнечных систем.

Наша звездная система, Галактика, «малой частью которой является солнечная система, — не единственная во вселенной. За пределами нашей Галактики обнаружено великое множество других таких же грандиозных звездных систем. Они также называются галактиками. Большинство из них имеет спиральную форму. Звезды в них расположены так, что образуют спиральные ветви, или рукава, закрученные, как часовая пружина, вокруг центрального скопления звезд — ядра.

Звездное строение туманностей мы изучаем по фотографиям, полученным с помощью больших телескопов. В иных случаях звездное строение обнаруживается только на краях туманностей, которые всегда более разрежены, чем ядро. Но бывает и так, что мы видим сплошную туманность, и у нас нет уверенности, что она целиком состоит из звезд. Может быть, мы не различаем их потому, что вследствие огромной отдаленности от нас они сливаются в сплошную светящуюся массу.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Происхождение всего: 5 ответов на главные вопросы о Вселенной

Издательство «Альпина Паблишер» выпускает книгу «Происхождение всего: от Большого взрыва до человеческой цивилизации». Редакция Forbes Life нашла в ней ясные ответы на главные вопросы о происхождении мира.

1. Сколько Вселенной лет?

Теория Большого взрыва, как и позднейшие наблюдения расширяющейся Вселенной, позволяют вычислить возраст Вселенной. Если мы подсчитаем время, необходимое, чтобы Вселенная выросла с определенной скоростью расширения (названной постоянной Хаббла) из точки до своего сегодняшнего размера, а также учтем ее температуру, то можно предположить, что возраст Вселенной равен примерно 14 млрд лет (+/- 1 млрд). Этот вывод подтверждается астрономическими наблюдениями старейших объектов Вселенной: главным образом это маленькие звезды с низкой скоростью горения. Однако они не могли возникнуть раньше чем через 500 млн лет после Большого взрыва, поэтому по ним нельзя точно определить возраст Вселенной. Сейчас он приблизительно оценивается в 13,8 млрд лет.

2. Есть ли у Вселенной предел?

Поскольку Вселенная после Большого взрыва продолжает расширяться, резонно задаться вопросом о ее будущем. Если расширение Вселенной замедляется под действием собственной гравитации, хватит ли начальной взрывной энергии, чтобы продолжать расширяться, или же это расширение «выдохнется» и гравитация заставит Вселенную сжаться обратно в точку? Недавние исследования говорят нам, что ни одна из этих гипотез не верна. Расширение Вселенной не замедляется, а ускоряется. Прежде гравитацию считали единственной силой, действующей на большие расстояния, она должна была бы замедлять скорость расширения Вселенной (и, возможно, привести к ее сжатию) под действием собственной массы. Ускоренное расширение Вселенной стало немалым сюрпризом и свидетельством действия не обнаруженной до сих пор силы.

Реклама на Forbes

Создающее ее энергетическое поле фактически создает и давление, разгоняющее Вселенную все быстрее. Это поле назвали темной энергией. Темная энергия — сверхдальнодействующая сила, которая обнаруживается только на уровне сверхскоплений галактик. Вероятно, она не играла особой роли, пока Вселенная не расширилась до достаточно больших размеров. Преобладание темной материи над гравитацией (и наблюдающееся в результате расширение Вселенной), предположительно началось около 4 млрд лет назад, после формирования Солнечной системы. В некотором смысле расширение Вселенной похоже на то, как вода постепенно заполняет таз, пока не доходит до краев и не выливается с другой стороны.

3. Когда наступит конец света?

Через 5 млрд лет наше Солнце сожжет весь имеющийся в его ядре водород и умрет. Термоядерные реакции прекратятся, и Солнце вновь начнет сжиматься, продолжая свой начавшийся 5 млрд лет назад коллапс. Однако оно будет все еще очень горячим, и возобновленный коллапс может нагреть его до 100 млн градусов Цельсия. Это позволит превращать гелий в углерод, а затем в кислород, как это происходит в звездах-гигантах. В этот момент Солнце расширится до размеров красного гиганта (не путать с красным сверхгигантом) и поглотит ближайшие объекты Солнечной системы, включая Землю. Из-за ядерного горения гелия, или реакции альфа-процесса, топливо в солнечном ядре быстро прогорит, последует сжатие, но оно уже не нагреет Солнце до температур, при которых вновь начнутся термоядерные реакции создания тяжелых элементов. Наша звезда будет уже, по сути, мертва. Когда остатки водорода и гелия иссякнут, она станет медленно остывающим, светящимся, очень плотным объектом, состоящим из углерода и кислорода, — белым карликом, который будет меньше Солнца примерно в 100 раз.

4. Как появилась Луна?

В начале формирования Солнечной системы, когда планеты уже были почти того же размера, как сейчас, а по орбитам беспорядочно летало много более мелких объектов, небесное тело размером с Марс — названное по некоторым причинам Тейей (возможно, по тем же причинам, по которым бомбам дают имена, прежде чем сбросить) — предположительно столкнулось с Протоземлей. К счастью, удар пришелся по касательной. В результате этого столкновения было выброшено много каменистых пород мантии Земли и каменистых пород задевшего нашу планету небесного тела. Ядро Тейи, потеряв большую часть своего импульса, погрузилось в расплавленную Протоземлю, которая аккумулировала в себе ядра обоих тел. Мелкие частицы каменистых пород мантий обеих планет были выпарены во время столкновения и затем образовали облако, вращающееся на орбите Земли. За несколько тысяч лет это облако сконденсировалось и его части объединились в Луну, которая тогда почти полностью состояла из каменных пород и практически не имела железного ядра. А так как столкновение произошло вскользь, оно заставило Протоземлю вращаться быстрее, и в конце концов Земля через приливы и отливы передала свое вращение, а точнее, свой момент импульса орбитальному движению Луны.

Модель ударного формирования Луны, или сценарий гигантского столкновения, была впервые предложена в середине 1970-х гг. планетологом Уильямом Хартманном, но лишь компьютерное моделирование, начатое в конце 1980-х гг. и растянувшееся на два десятилетия, показало, что такое столкновение и все вытекающие из него последствия действительно были возможны.

5. Почему на Земле возникла жизнь?

В соответствии с гипотезой уникальной Земли наша планета отвечает всем необходимым астрономическим условиям, находясь в нужном месте Галактики, т. е. не слишком близко к ее центру со множеством звезд и интенсивным излучением, которое испускает вещество, падающее в сверхмассивную черную дыру. Земля сформировалась в нужное время, чтобы на ней оказались строительные блоки для жизни. Мы находимся в середине орбитальной зоны жизни Солнечной системы, на нашей планете есть вода не только в жидком, но и в газообразном и твердом состо- янии (что очень важно для климата; подробнее об этом ниже). В дополнение к благоприятным астрономическим условиям на Земле происходит тектоника плит, стабилизирующая климат. У Земли есть большой спутник, а значит, и приливные зоны, организмы в них должны были выживать и под водой, и на суше, что способствовало выходу жизни на сушу. Также у Земли «правильный» угол наклона оси вращения, что приводит к смене времен года, а это, в свою очередь, увеличивает биологическое разнообразие. В истории Земли происходили массовые вымирания видов, вызванные астероидными бомбардировками планеты и вулканической активностью.

Например, Массовое пермское вымирание около 250 млн лет назад, вероятно, было вызвано извержениями вулканов на территории Сибири, когда огромные потоки лавы высвободили токсичные газы и выжгли множество угольных пластов, что способствовало глобальному потеплению. Образование суперконтинента также приводило к изменению береговой линии и связанных с ней морских экосистем. Каждое массовое вымирание вызывало экологическую перезагрузку, способствуя большему биологическому разнообразию и эволюции.

Происхождение Вселенной. Какие новые версии предлагает наука и религия?

Как возник мир, в котором мы живем? Этот вопрос всегда интересовал человечество. Первоначально ответ на него давала религия. И ответ был простой – мир был создан Богом. Потом наука дала свой ответ, который, как ни странно, в чем-то соответствовал религиозным представлениям. В чем же именно? Вот об этом мы и поговорим.

История вопроса

Тут такое дело. До первой половины ХХ века ученые считали, что Вселенная существовала всегда. Да, что-то все время менялось. Зарождались и умирали звезды и галактики, вместо них появлялись какие-то новые подобные им объекты, но, в целом, в масштабах Вселенной, ничего не изменялось. Хотя, некоторые факты говорили, что здесь что-то не так. Например, согласно теории всемирного тяготения Ньютона, под действием гравитации, все материальные объекты Вселенной – звезды, межзвездный газ и прочая «мелочь» типа планет, должны были притягиваться друг к другу. И если бы Вселенная существовала вечно, то все, находящееся в ней, уже давно бы стянулось в одну точку. И была бы не Вселенная, а такая вселенская «черная дыра». Эти космические монстры давно были предсказаны, а тут, недавно, и фотография одной из них появилась.

Так вот, нет. Ни в какую «черную дыру» бесконечно существующая Вселенная, почему-то не превратилась.

Вот, смотрите, закон всемирного тяготения. Кружатся планеты вокруг Солнца и не падают на него. Да, и это происходит в точности с законами ньютоновской физики. Но если и вся Вселенная устроена так, как наша Солнечная система, то у нее должно быть какое-то «вселенское солнце», какой-то центр притяжения, вокруг которого все и вертится. Но ничего такого обнаружено не было.

Именно эти противоречия сподвигли Эйнштейна на создание Общей Теории Относительности (ОТО), которая должна была «поправить» Ньютоновскую теорию гравитации и объяснить устройство бесконечно существующей Вселенной.

Ничего не получилось. Конечно, ОТО подтвердила себя в массе наблюдений. И не только. Достаточно сказать, что без учета предсказанных ею эффектов не могли бы работать современные системы GPRS. Но вот с объяснением  вечно существующей Вселенной –  не получилось.

Воздушный шарик

Все изменилось в первой половине ХХ  века, когда американский астроном Хаббл, обнаружил удивительное явление.

Далекие галактики удаляются от нас. Далее было обнаружено, что чем дальше находится от нас галактика, тем стремительнее она улетает. Это был какой-то воистину вселенский парадокс. Был. Пока замечательный американский физик российского происхождения Георгий Гамов не дал ему удивительно простое, понятное любому школьнику объяснение. Он сказал. Давайте представим себе воздушный шарик, который надувается так, что его радиус растет с постоянной скоростью. И давайте нарисуем несколько точек на поверхности этого шарика. Если какие-то две точки находятся рядом друг с другом, то по мере надувания шарика расстояние между ними будет расти, но медленно. А вот если они далеко друг от друга, то расстояние между ними, по мере надувания шарика, будет расти быстрее. Представьте себе эту картину – и все станет понятно.

Так вот, заключил Гамов, все дело в том, что наша Вселенная расширяется, как тот воздушный шарик. Поэтому, чем дальше от нас находится галактика (точка на воображаемом шарике), тем быстрее она удаляется.

Но если Вселенная расширяется, значит, у нее было какое-то начало. Какая-то точка, из которой все и произошло. Так что же это было за начало? Как эволюционировала наша Вселенная? Что с ней будет потом? Из этих трех вопросов вразумительный ответ сейчас есть только на второй. По первому вопросу и по третьему есть разные мнения. Но пока они ничем не подтверждены. Поэтому и пересказывать их мы не будем.

Ответом на второй вопрос и является «Теория Большого Взрыва», которая сегодня является общепринятой в научном мире и постоянно подтверждается все новыми наблюдаемыми явлениями.

Теория Большого Взрыва

В настоящий момент «Теория Большого Взрыва» разработана в деталях. И все этапы развития Вселенной расписаны, как говорится, « по минутам».

Но прежде чем их перечислять, надо заметить следующее. В понимании большинства людей, которые об этом «Большом взрыве» что-то слышали, дело происходило так. Было нечто, назовем его условно космосом, и потом что-то в нем взорвалось. И из этого и образовалось то, что мы сейчас видим.

Так это или не так? Что там было до «Большого взрыва» и было ли оно вообще, не знает никто. Но надо понимать, хотя и представить себе это очень сложно, что в результате «Большого взрыва» образовалась не только материя, но и само пространство и время, в котором мы живем. Вот вам и творение мира. Действительно творение, действительно мира – пространства, времени и существующей в ней материи.

Хроники Вселенной

Так как же все это происходило с точки зрения современной науки? А вот так. Произошел «Большой взрыв», возникла наша Вселенная – такой маленький, невидимый комочек.

Краткая хронология того, что происходило дальше с момента взрыва.

  • 10-45, 10-37 секунд – инфляционное расширение, в результате которого пространство немерено расширилось. Любознательный читатель может спросить. А как же теория Относительности? Там же есть скорость света, которую превысить нельзя. А все очень просто. Ограничения теории Относительности относятся к перемещениям любых материальных объектов в нашем пространстве. А тут расширялось само пространство.
  • Потом, когда пространство расширилось, в нем сначала возникли кварки и электроны, а потом другие элементарные частицы.
  • Атомы образовались примерно через 400 тысяч лет после Начала.
  • Через миллиарды лет зародились первые звезды и галактики, а потом планеты.
  • Ну, и примерно через десять – одиннадцать миллиардов лет, на этой планете Земля появилась жизнь, которая и эволюционировала в Homo sapiens.

«Теория Большого Взрыва» и

сотворение мира

Вот мы и насчитали 5 стадий эволюции Вселенной, а могли бы насчитать и больше. Если бы прибавили время превращения этого первоначального Homo sapiens в действительно разумного человека. Получилось бы шесть. Вот все и сложилось, ведь как сказано в Библии, на седьмой день Господь отдыхал.

В апреле в ходе литургии в храме Христа спасителя в Вербное воскресенье патриарх Московский и всея Руси Кирилл, заявил о том, что зарождение Вселенной надо воспринимать, как божественный акт творения. «Никогда не опишут всего нынешние многие ученые, горделиво считающие себя теми, кто познал тайны бытия и не нашел в них Бога», – заявил предстоятель Русской православной церкви.  По мнению патриарха, познания науки о Вселенной «ничтожно малы» и дальнейшие изыскания ученых «позволят познать лишь незначительную часть божественной тайны». Предстоятель РПЦ полагает, что ученые склонны усложнять. «Ведь проще всего было бы сказать — ну, божественный акт творения! Но язык не поворачивается у тех, которые считают, что разумом можно все объяснить и таким образом вытеснить Бога из человеческого сознания», – заявил Кирилл.

Что сподобило Патриарха на эти заявления, сказать сложно. Можно отметить только то, что здесь он не был оригинален. Католическая церковь уже несколько лет назад говорила, что «Теория Большого Взрыва» подтверждает библейскую историю сотворения мира. То, что не за семь дней, а за миллиарды лет – это детали. Жившим пару тысяч лет назад необразованным людям, объяснить же было невозможно, что такое миллиарды лет, а семь дней – это понятно. На руках и то – всего десять пальцев, а тут всего семь.

Темная энергия

Теория Большого взрыва стала настоящим прорывом в науке. Она позволила ученым ответить на множество вопросов относительно рождения и эволюции Вселенной. Но одновременно эта теория породила новые загадки. Главная из них заключается в причине самого Большого взрыва. Как он произошел и что было до него? Чем больше исследований проводится в этом направлении, тем больше вопросов возникает у астрофизиков. Ответы на них ждут человечество в будущем.

Сегодня, главными загадками науки являются природа так называемых «темной материи» и «темной энерги».

Темная энергия – это антигравитация, которая и расширяет нашу Вселенную. Природа ее пока не установлена. Но факт существования неопровержимо доказан. И еще есть темная материя. Наблюдения за галактиками показали, что находящиеся в них звезды вращаются намного быстрее, чем предполагали ранее сделанные расчеты.

Сначала ученые предположили, что в центрах галактик находятся сверхмассивные « черные дыры». Но оказалось, что это не так. Сложнейшие компьютерные модели показали, что объяснить наблюдаемые явления можно только предположив, что внутри галактик находятся некие, пока неизвестные, частицы, которые оказывают гравитационное воздействие на окружающую их материю, но не взаимодействуют с электромагнитными волнами, и, потому, являются невидимыми никакими приборами. Отсюда и термин – темная материя.

Так вот. На темную энергию приходится 75% того, что есть во Вселенной. На темную материю – 20%. А на все остальное, что мы наблюдаем – всего лишь 5%. То есть ученые люди более менее представляют  себе устройство всего 5% окружающего нас мира.

Современная наука много чего еще не может объяснить. Но если мы посмотрим, что было двести-триста лет назад, и что есть сейчас, то это – земля и небо. И все эти научные открытия приводили к грандиозным изменениям в существовании человеческой цивилизации. Спутники связи, компьютеры, мобильные телефоны, интернет. Да и много чего всего. И откуда все это произошло? Из-за каких-то случайных в свое время исследований. Которые многим были непонятны.

Нынешние исследования устройства и происхождения Вселенной, понимание того, как функционирует окружающий нас физический мир, тоже могут привести к совершенно непредсказуемым результатам.

А религия? Она тоже нужна людям, ищущим опору в этом мире. Это ее основная задача. Поэтому хорошо, что она есть. Но пусть занимается она своим делом. А наука пойдет своим путем.

Как менялись представления о Вселенной / Newtonew: новости сетевого образования

Как только человек обзавёлся разумом, он стал интересоваться тем, как всё устроено. Почему вода не переливается за край мира? Вращается ли Солнце вокруг Земли? Что находится внутри чёрных дыр?

Сократовское «Я знаю, что ничего не знаю» означает, что мы осознаём количество ещё неизведанного в этом мире. Мы прошли путь от мифов до квантовой физики, однако вопросов до сих пор больше, чем ответов, и они становятся лишь сложнее.

Миф — первый способ, с помощью которого люди объясняли происхождение и устройство всего окружающего и своё собственное существование. Космогонические мифы рассказывают о том, как из хаоса или небытия появился мир. Сотворением вселенной в мифе занимаются божества. В зависимости от конкретной культуры получившаяся космология (представление об устройстве мира) различается. Например, небесная твердь могла казаться крышкой, скорлупой мирового яйца, створкой гигантской раковины или черепом великана.

Как правило, во всех этих историях присутствует разделение первоначального хаоса на небо и землю (верх и низ), создание оси (стержня мироздания), сотворение природных объектов и живых существ. Общие для разных народов базовые понятия называются архетипами.

О ранних стадиях эволюции Вселенной и происхождении химических элементов рассказывает в лекции «Постнауки» физик Александр Иванчик. 

Иллюстрация к скандинавским сказаниям — новый мир, который появится после конца света, Рагнарёка.

Источник: Wikipedia

Мир как тело

Древний человек познавал мир с помощью своего тела, измерял расстояния шагами и локтями, много работал руками. Это нашло отражение в олицетворении природы (гром — результат ударов божьего молота, ветер — божество дует). Мир тоже ассоциировался с большим телом.

Например, в скандинавской мифологии мир был создан из тела великана Имира, глаза которого стали водоёмами, а волосы — лесами. В индуистской мифологии эту функцию взял на себя Пуруша, в китайской — Паньгу. Во всех случаях устройство видимого мира связывается с телом антропоморфного существа, великого предка или божества, приносящего себя в жертву, чтобы мир появился. Сам человек при этом — микрокосм, вселенная в миниатюре.

Великое древо

Ещё один архетипический сюжет, который часто появляется у разных народов — ось мира, мировая гора или же мировое древо. Например, ясень Иггдрасиль у скандинавов. Изображения дерева, в центре которого находится фигурка человека, встречались также у майя и ацтеков. В индуистских Ведах священное древо называлось Ашваттха, в тюркской мифологии — Байтерек. Мировое древо связывает нижний, средний и верхний миры, его корни находятся в подземных областях, а крона уходит в небеса.

Вышивка с изображением великого ясеня Иггдрасиль.

Источник: Wikipedia

Покатай меня, большая черепаха!

Мифологема плавающей в безбрежном океане мировой черепахи, на спине которой покоится Земля, встречается у народов Древней Индии и Древнего Китая, в преданиях коренного населения Северной Америки. В разных вариантах мифа о гигантских «поддерживающих животных» упоминаются слон, змея и кит.

Гравюра конца XIX века, изображающая мировую черепаху.

Источник: Wikipedia

Греческие философы заложили астрономические представления, которыми мы пользуемся и сегодня. Разные философы их школы имели свою точку зрения на модель мироздания. В большинстве своём они придерживались геоцентрической системы мира.

Геоцентризм — это убеждение, что неподвижная Земля находится в центре мироздания, а Солнце, Луна и звёзды вращаются вокруг неё.

Масштабную энциклопедию астрономических и математических знаний создал Птолемей. Описанная им геоцентрическая система мира была наиболее общепризнанной до коперниканского переворота в эпоху Возрождения. Аристотель также считал, что Земля неподвижна, указывая, что небесные тела прикреплены к твёрдым «небесным сферам».

Некоторые представители пифагорейской школы полагали, что и, Солнце, и Луна и планеты вращаются вокруг Центрального Огня, Гестии. Такую модель называют пироцентрической.

Аристарх Самосский предложил гелиоцентрическую систему мира, согласно которой Солнце — центральное небесное тело, а также предположил, что Земля меньше Солнца. Однако идея о том, что центр космоса — Земля, была популярна ещё долго.

Изображение птолемеевской геоцентрической системы мира.

Источник: Wikipedia

В своих представлениях мыслители европейского средневековья опирались на работы античных философов, принимали системы Птолемея и Аристотеля. Главной концепцией мира оставался геоцентризм, средневековыми философами дополнялось и расширялось представление о небесных сферах. При этом античная мудрость дополнялась христианскими воззрениями.

На представления о мире основное влияние оказывала Церковь, а источниками знаний были монастыри.

Мир на средневековых изображениях — это мир глазами Бога. Все существующие вещи имеют глубокий духовный смысл. Большое развитие получает учение Платона о вещах и идеях, согласно которому все явления и объекты земного мира — это частные проявления божественных идей из горнего мира.

Для европейской средневековой миниатюры и скульптуры не важны пропорции и перспектива — важны символы и значения. Здесь могут одновременно происходить события из прошлого и будущего, а христианская символика пронизывает всё вокруг.

Подробнее об этом: Умберто Эко, «Искусство и красота в средневековой эстетике»

Евангелист Лука держит в руках одиннадцать небесных сфер с ангелами и святыми, а над ним находится Господь со свитком. Евангеларий Оттона III, ок. 1000 года.

Источник: artyx.ru

На протяжении сотен лет средневековая живопись оставалась плоской. И вдруг за очень краткий период Ренессанса стала объёмной. Это тесно связано с мировоззренческим подходом: мир стали изображать так, как он видится человеку, появилось учение о перспективе. Методы наблюдения за природой развивались и создавали всё более полную картину мира.

Гелиоцентрический переворот Коперника

На протяжении долгого времени в европейской астрономии не сдавал позиций геоцентризм. Однако в XVI веке Николай Коперник поместил в центр мира Солнце, вокруг которого вращались планеты, включая Землю, и указал на то, что Земля вращается вокруг своей оси.

Гелиоцентрический проект существовал ещё в античности (см. выше), но большого развития не получил. Заявление Коперника вышло куда более громким. В 1543 году он выпустил книгу «О вращениях небесных сфер». При этом всю Вселенную Коперник сводил до неподвижных звезд вокруг, опираясь на теорию о сферах.

Тем не менее, его система преодолела разрыв между представлениями о «дольнем» и «горнем» мире, сделав Землю одной из планет в пространстве, где нет верха и низа.

Солнечная система по Копернику, как она изображена в его трактате.

Источник: Wikipedia

Гео-гелиоцентрическая система

У Коперника появилось множество оппонентов. Датский астроном Тихо Браге, не соглашаясь поместить Солнце в центр Вселенной, предложил гео-гелиоцентрическую систему мира (впервые она была описана ещё Гераклидом Понтийским).

Концепция предполагала, что в центре мира находится неподвижная Земля, вокруг которой обращаются Солнце, Луна и звёзды. При этом планеты вращаются вокруг Земли, образуя «Земную систему». Суточное вращение Земли Тихо Браге также отрицал.

Схема гео-гелиоцентрической системы Тихо Браге.

Источник: Wikipedia

Географические открытия, морские путешествия, развитие механики и оптики сделали картину мира более сложной и полной. С XVII века началась «телескопическая эпоха»: человеку стало доступно наблюдение за небесными телами на новом уровне и открылся путь к более глубокому изучению космоса. С философской точки зрения мир мыслился как объективно познаваемый и механистичный.

Карты звёздного неба украшали причудливыми аллегорическими рисунками.

Источник: Wikipedia

Иоганн Кеплер и орбиты небесных тел

Ученик Тихо Браге Иоганн Кеплер, который придерживался коперниканской теории, открыл законы движения небесных тел. Вселенная, согласно его теории — это шар, внутри которого находится Солнечная система. Сформулировав три закона, которые называются теперь «законами Кеплера», он описал движение планет вокруг Солнца по орбитам и заменил круговые орбиты на эллипсы.

Солнечная система.

Источник: Pixabay

Открытия Галилео Галилея

Галилей защищал коперниканство, придерживаясь гелиоцентрической системы мира, а также настаивал на том, что Земля обладает суточным вращением (крутится вокруг своей оси). Это привело его к знаменитым разногласиям с Римской церковью, которая теорию Коперника не поддерживала.

Галилей построил собственный телескоп, обнаружил спутники Юпитера и объяснил свечение Луны отражённым Землёй солнечным светом.

Всё это было свидетельствами, что Земля имеет ту же природу, что и другие небесные тела, которые тоже обладают «лунами» и движутся. Даже Солнце оказалось не идеальным, что опровергало греческие представления о совершенстве горнего мира — на нём Галилей разглядел пятна.

Относительные размеры Солнца и планет.

Источник: Wikipedia

Исаак Ньютон открыл закон всемирного тяготения, разработал единую систему земной и небесной механики и сформулировал законы динамики — эти открытия легли в основу классической физики. Ньютон доказал законы Кеплера с позиции гравитации, заявил, что Вселенная бесконечна и сформулировал свои представления о материи и плотности.

Его работа «Математические начала натуральной философии» 1687 года обобщила результаты исследований предшественников и заложила метод создания модели Вселенной с помощью математического анализа.

Качественным прорывом в представлении человека о мире в ХХ веке стали положения общей теории относительности (ОТО), которые вывел в 1916 году Альберт Эйнштейн. Согласно теории Эйнштейна, пространство не является чем-то неизменным, время имеет начало и конец и может течь по-разному в разных условиях.

ОТО до сих пор наиболее влиятельная теория пространства, времени, движения и гравитации — то есть, всего, что составляет физическую реальность и принципы мира. Теория относительности утверждает, что пространство должно либо расширяться, либо сужаться. Так оказалось, что Вселенная динамична, а не стационарна.

Подробнее об этом — в книге Митио Каку «Космос Эйнштейна: Как открытия Альберта Эйнштейна изменили наши представления о пространстве и времени». 

Американский астроном Эдвин Хаббл доказал, что наша галактика Млечный Путь, в которой находится Солнечная система — лишь одна из сотен миллиардов других галактик Вселенной. Исследуя дальние галактики, он сделал вывод о том, что они разбегаются, удаляясь друг от друга, и предположил, что Вселенная расширяется.

Если исходить из концепции постоянного расширения Вселенной, выходит, когда-то она находилась в сжатом состоянии. Событие, которое обусловило переход от очень плотного состояния материи к расширению, получило название Большого Взрыва.

Космический телескоп «Хаббл» — автоматическая обсерватория на орбите вокруг Земли, названная в честь Эдвина Хаббла.

Источник: Wikipedia

Сегодня мы знаем, что Вселенная расширяется ускоренно: этому способствует давление «тёмной энергии», которая борется с силой тяготения. «Тёмная энергия», природа которой до сих пор не ясна, составляет основную массу Вселенной. Чёрные дыры представляют собой «гравитационные могилы», в которых исчезают вещество и излучение, и в которые, предположительно, превращаются погибшие звёзды.

Возраст Вселенной (время с начала расширения) предположительно оценивают в 13-15 миллиардов лет.

Мы осознали свою неуникальность — ведь вокруг столько звёзд и планет. Поэтому вопрос возникновения жизни на Земле современными учёными рассматривается в контексте того, почему вообще возникла Вселенная, где такое стало возможным.

Галактики, звёзды и вращающиеся вокруг них планеты, да и сами атомы существуют только потому, что толчок тёмной энергии в момент Большого взрыва оказался достаточным, чтобы Вселенная не свернулась снова, и в то же время таким, чтобы пространство не разлеталось слишком сильно. Вероятность такого очень мала, поэтому некоторые современные физики-теоретики предполагают, что существует множество параллельных Вселенных.  

Физики-теоретики верят, что одни вселенные могут иметь 17 измерений, в других могут быть звёзды и планеты, подобные нашим, а некоторые могут состоять всего лишь из аморфного поля.

— Алан Лайтманфизик

Впрочем, опровергнуть это с помощью эксперимента невозможно, поэтому другие учёные полагают, что концепцию Мультивселенной следует считать скорее философской.

Подробнее об этом — в книге Алана Лайтмана «Случайная Вселенная: мир, который мы думали, что понимаем».

Сегодняшние представления о Вселенной во многом связаны с нерешёнными проблемами современной физики. Квантовая механика, построения которой существенно отличаются от того, что говорит классическая механика, физические парадоксы и новые теории уверяют нас, что мир куда многообразнее, чем кажется, а результаты наблюдений во многом зависят от наблюдающего.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Вселенная: что это такое, описание, строение, происхождение, фото и видео

Автор Кирилл Шевелев На чтение 14 мин Опубликовано Обновлено

Вселенная представляет для ученых бескрайний простор для исследований. Несмотря на то, что космические аппараты уже несколько десятилетий бороздят межпланетное пространство, человечеству до сих пор не удалось изучить и процента от его количества. Во вселенной существует множество галактик, в недрах которых скрываются миллиарды планет. И люди могут догадываться, что находится на них. Однако тех данных, которые уже известны, хватает, чтобы составить общие данные о Вселенной.

Что такое Вселенная?

Один из секторов Вселенной

Вселенная появилась миллиарды лет назад, и люди до сих пор не смогли доказать истинные причины ее образования. Она представляет собой все существующее пространство. Галактики, звезды, планеты – все это часть необъятной Вселенной.

Люди стараются изучать космос, но им предстоит проделать титаническую работу, прежде чем они смогут составить полное представление о его устройстве. Ежедневно астрономы из разных стран изучают новые области, но не могут добраться до границ мира. Причем исследования ведутся в разных направлениях: изучение Солнечной системы, соседних галактик, попытки установить общий размер Вселенной, подсчет космических объектов и т.д. Даже спустя десятки лет упорной работы 100%-е изучение внеземного пространства кажется недостижимой целью.

Вселенная постоянно меняется, что усложняет процесс ее исследования и составления описаний определенных ее частей. Но одно можно сказать точно: ее границы так так велики, что недоступны для изучения.

Строение вселенной

Пример расположения галактик относительно друг друга

Звезды, которые видит человек, являются частью галактики. Солнце тоже входит в ее состав и находится на большом расстоянии от других светил. Если взглянуть на Млечный Путь со стороны, то он будет напоминать гигантский диск с большим скоплением звезд в центральной части. И таких галактик во Вселенной большое множество.

Интересный факт: Млечный Путь состоит примерно из 10 миллиардов звезд. Свету, чтобы добраться из одного конца галактики в другой, требуется 100 тысяч лет.

Звезды распределены в галактиках неравномерно, в разных частях имеются плотные скопления, напоминающие шар. Также есть пространства, где на протяжении многих световых лет нет ни одного светила.

Вокруг большинства звезд находятся планеты, обладающие уникальным внешним видом, атмосферой и другими особенностями. Также вокруг некоторых имеются спутники – небольшие космические объекты, удерживаемые за счет притяжения.

Галактик во Вселенной огромное множество, и многие имеют спиралевидную форму, которую хорошо заметно благодаря расположению светил. Такой тип называется протогалактиками. Ученые предполагают, что во время своего образования они вращались по кругу с большой скоростью, и постепенно замедлились. Другие галактики из-за сильного сжатия водородного газа не начали движение вокруг центральной оси и остались в форме эллипса.

Межгалактическое пространство помимо пустоты может содержать различные объекты: пояса астероидов, кометы, карликовые планеты и т.д.

Все вышеперечисленные объекты являются частью необъятной Вселенной. Причем регулярно рождаются новые звезды и планеты, из-за чего космос постоянно меняется.

Определение Вселенной

Цицерон – оратор, популяризировавший слово “universum”

В первом веке до нашей эры римский философ Цицерон использовал латинское слово “universum”, чтобы единым термином охарактеризовать все пространство вокруг. Это настолько понравилось другим мыслителям, что они позаимствовали у него выражение и начали использовать в аналогичном контексте.

Словом “universum” называли все известные объекты: Землю, Солнце, далекие звезды, планеты, живых созданий и т. д. Сейчас термин потерял латинское окончание и звучит на английском как “universe“, что означает “вселенная”.

И пока римляне придумывали, как охарактеризовать пространство вокруг, греки тоже старались от них не отставать. Они ввели термин “космос”, что переводится как “мир”. Со временем оба слова начали использоваться для описания пространства вокруг. Однако под “Вселенной” больше подразумеваются галактики, звезды и планеты, а под “космосом” пространство между ними.

Доказательства, что Вселенная имеет возраст

Эдвин Хаббл поставил финальную точку в спорах, доказав наличие границ у Вселенной и их увеличение

Если верить теории Большого взрыва, то отсчет жизни Вселенной начинается в ту секунду, когда сжатая до микроскопических размеров сингулярность моментально расширилась. Со временем это пространство заполнили галактики и постепенно приняли тот вид, который люди наблюдают из телескопов.

Вселенная проделала долгий путь, на который ушли даже не миллионы, а миллиарды лет. Впервые о том, что у нее есть возраст, люди начали задумываться примерно в XVIII веке. Когда Земля была достаточно изучена, они обратили внимание к звездам и начали стремиться узнать как можно больше о них.

Средневековая модель Вселенной

Изначально полагалось, что Вселенная бесконечна и не имеет возраста, являясь вечной. Но открытие законов термодинамики как минимум опровергло отсутствие возраста. Согласно им, тепло от горячих объектов переходит к более холодным, пока между ними не установится температурное равновесие. И если бы Вселенная существовала вечно, планеты, звезды и другие космические тела были бы одной температуры. Благодаря таким умозаключениям ученые того времени установили, что пространство вокруг имеет определенный возраст.

Интересный факт: ученые не исключают наличие в космосе областей, где объекты имеют одну температуру. Но они должны состоять из одинаковых материалов.

Доказать наличие возраста у Вселенной иным способом удалось в XX веке. Астроном Леметр выдвинул гипотезу, что пространство вокруг не бесконечно, имеет границы и постоянно увеличивается. Эдвин Хаббл поддержал его, поскольку заметил, что соседние галактики постепенно отдаляются от Млечного Пути. И если перемещаться назад во времени, можно оказаться во мгновении, когда размеры Вселенной были минимальными и еще не начали расти. Именно в этот момент и произошло ее рождение, соответственно она имеет возраст.

Сколько вселенной лет?

Эдвин Хаббл, прекрасно понимая, что пространство вокруг расширяется, вычислил константу, характеризующую скорость этого процесса. В 1958 году ученый Сэндидж использовал эту величину в своих расчетах и установил, что Вселенной должно быть примерно 20 миллиардов лет.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Эволюция представлений о Вселенной

15. Эволюция представлений о Вселенной

    Мы рассмотрели, как изменялись представления об элементарных частицах, из которых построен окружающий мир и увидели, что существует определенная иерархия в построении материи из фундаментальных частиц, размер которых меньше 10–15 см. Находясь на планете Земля, вплоть до XV века человек считал, что Земля является центром окружающего мира — центром Вселенной. Звезды, Солнце, Луна и планеты считались прикрепленными к хрустальным сферам, вращающимся вокруг Земли. Птолемеем была построена сложная математическая модель, которая предсказывала точное положение планет на небе. Гелиоцентрическая система мира, согласно которой центральное положение отводилось Солнцу, а Земля, так же как и другие планеты, вращалась вокруг Солнца, была создана благодаря трудам Н. Коперника (1473–1543 гг.) и Джордано Бруно (1548–1600 гг.)


Н. Коперник
(1473–1573)

    Благодаря Н. Копернику стало известно, что не Земля, а Солнце занимает центральное положение в системе планет. В основе представлений Н Коперника лежит движение Земли и других известных ему планет вокруг Солнца. Сложные траектории планет связаны с тем, что наблюдатель следит за движением планет с движущейся вокруг Солнца Земли. Гелиоцентрическая позиция Н. Коперника сводилась к тому, что Солнце является центром всей Вселенной.


Дж. Бруно
(1548–1600)

    В отличие от Н. Коперника Дж. Бруно описывал Вселенную, которая состоит из множества солнц, вокруг которых обращаются планеты. В своем труде «О бесконечности Вселенной и мирах» (1584 г.) он описал Вселенную, состоящую из множества солнц и планет, на которых может быть жизнь.


Иоганн Кеплер
(1571–1630)

   Гелиоцентрическая система значительно укрепила свои позиции в результате открытия трех знаменитых законов движения планет И. Кеплера.

Законы Кеплера (1609–1611 гг.)

  1. Движение планет происходит по эллипсам в одном из фокусов которых находится Солнце.
  2. Линия, соединяющая планету и Солнце, «заметает» равные площади за равные интервалы времени.
  3.  Период обращения планеты Т и её расстояние от Солнца R связаны соотношением R3/T2 = const, постоянная const имеет одно и то же  значение для всех планет.

    Объяснение движения планет вокруг Солнца было дано И. Ньютоном, показавшим, что сила, с которой Солнце притягивает планеты, есть следствие общего закона взаимодействия между двумя массивными телами.

Закон всемирного тяготения Ньютона


Два материальных тела притягивают друг друга с силой F, прямо пропорциональной их массам  m1 и m2 и обратно пропорциональной расстоянию r между ними.

G = 6.6743(7)·10–8 г–1∙см2∙с–2 = 6.6743(7)·10–11 Н∙м2∙кг–2,
G = 6.707·10–39 ћс(GeV/c2)-2


Исаак Ньютон
(1643–1727)

    Согласно закону всемирного тяготения Ньютона гравитационные силы притяжения действуют мгновенно между телами, разделенными пустым пространством. Ньютона интересовало, как происходит передача взаимодействия между телами. Несмотря на многочисленные размышления, Ньютону не удалось найти ответ на этот вопрос.

    И. Ньютон: «Предполагать, что тело может действовать на другое на любом расстоянии в пустом пространстве, без посредства чего-либо, передавая действие и силу, – это, по-моему, такой абсурд, который немыслим ни для кого, умеющего достаточно разбираться в философских предметах».

    Для решения проблемы передачи взаимодействия на расстоянии была придумана гипотетическая всепроникающая среда − эфир.

    И. Ньютон: «Теперь следовало бы кое-что добавить о некото­ром тончайшем эфире, проникающем все сплошные тела и в них содержащемся, коего силою и действиями частицы тел при весьма малых расстояниях взаимно притягиваются, а при соприкосновении сцепляются, наэлектризованные тела действуют на большие расстояния, как отталкивая, так и притягивая близкие малые тела, свет испускается, отражается, преломляется, уклоняется и нагревает тела, возбуждается всякое чувствование, заставляющее члены животных двигаться по желанию, передаваясь именно колебаниям этого эфира от внешних органов чувств мозгу, от мозга мускулам. Но это не может быть изложено вкратце, к тому же нет и достаточного запаса опытов, коими законы действия этого эфира были бы точно определены и показаны».

    Одним из величайших достижений XX века явилось развитие представлений о том, как возникла Вселенная, в которой мы живём, какие основные составляющие Вселенной.
    В начале XX века существовало два взгляда на происхождение Вселенной.

  • Вселенная стационарна – научное мнение.
  • Вселенная имеет начало и конец – богословие.

    Одно из выдающихся открытий человека состоит в понимании того, что мир, в котором он живет, существовал не всегда. Изучение физических законов окружающего мира, фундаментальных составляющих материи, глобальных космологических структур радикально изменило представление человека о Вселенной и его месте в ней.


Рис. 21. Эволюция Вселенной

    Дж. Ф. Смут: «Согласно теории горячей Вселенной, в начале расширения наша Вселенная находилась в состоянии почти идеального термодинамического равновесия и имела чрезвычайно высокую температуру. С тех пор она продолжает расширяться и остывает. Когда температура во Вселенной упала до 3000 К, в реликтовом излучении перестало хватать достаточно энергичных фотонов для поддержания атомов водорода и гелия в ионизованном состоянии. Таким образом, первичная плазма, состоящая из заряженных ядер, электронов и фотонов превратилась в нейтральные атомы и фоновое реликтовое излучение. Тогда фотоны реликтового излучения стали свободно распространяться в пространстве, уменьшая свою энергию из-за продолжающегося расширения Вселенной, а барионное вещество (в основном водород и атомы гелия) под действием гравитационного притяжения стало собираться в звезды и формировать галактики и более протяженные структуры. Для того чтобы такие структуры смогли образоваться, в распределении первичного вещества и энергии должны были иметься начальные возмущения. Первичные флуктуации плотности вещества, из которых впоследствии сформировались крупномасштабные структуры во Вселенной».

 Космическая шкала времени

Время от настоящего момента, млрд. лет Событие
13.7 Большой Взрыв
13 Образование Галактик
10 Сжатие нашей протогалактики
10 Образование первых звёзд
5 Образование Солнечной системы, планет
4 Образование земных пород
3 Зарождение микроорганизмов
2 Формирование атмосферы Земли
1 Зарождение жизни
0.60 Ранние окаменелости
0.45 Рыбы
0. 15 Динозавры
0.05 Первые млекопитающие
2 млн. лет Человек

Таблица 10

Характеристики Вселенной в настоящее время

Возраст t0 13.7±0.3 млрд лет
Радиус наблюдаемой части Вселенной
(горизонт видимости) R0 = сt0
1028 см
Полное количество вещества и энергии 1056 г
Средняя плотность вещества и энергии 10-29 г/см3
Полное барионное число (число нуклонов) 1078
Доля антивещества < 10-4
Параметр Хаббла H 71±4 км/с·Мпк
Температура реликтового (фонового) излучения 2. 73 K
Плотность реликтовых фотонов 410 см-3
Энергетическая плотность реликтовых фотонов 0.26 эВ/см3 = 4.6·10-34 г/см3
Отношение числа барионов к числу реликтовых фотонов nб/nγ (6.1±0.2)·10-10
Распространённость атомов (ядер):

водород
гелий
остальные ядра

по числу

91%
8.9%
<0.2%

по массе

70.7%
27.4%
1.9%

Состав Вселенной

  • крупномасштабная структура Вселенной
  • скопление галактик
  • галактики
  • звезды
  • планеты
  • астероиды, кометы
  • межзвездный газ
  • межзвездная пыль
  • межзвездные электромагнитные и гравитационные поля
  • космические лучи
  • реликтовое излучение
  • реликтовые нейтрино
  • молекулы, атомы
  • атомные ядра
  • электроны

Таблица 11

Характерные плотности вещества в различных объектах Вселенной

Объекты ρ, г/см3
Нейтронные звезды, атомные ядра 1014
Белые карлики 106
Планеты, звезды главной последовательности 1–10
Красные сверхгиганты 5·10-8
Галактика в целом 2·10-24
Межзвездная среда 3·10-25
Скопления галактик ~7·10-28
Вселенная ~7·10-30

 

Физики выдвинули альтернативную теорию о строении Вселенной — Российская газета

Физики из Копенгагенского университета (Дания) представили новое исследование, которое ставит под сомнение популярную теорию о Вселенной. Оно гласит, что Вселенная может вовсе и не состоять на 70 процентов из темной энергии, как это принято считать.

Краткий обзор исследования опубликован на сайте Университета Копенгагена. Общепринятая теория, насчитывающая уже около столетия, гласит, что темная энергия составляет почти 70 процентов постоянно ускоряющейся и расширяющейся Вселенной.

В основе этой теории лежит так называемая космологическая постоянная, разработанной Альбертом Эйнштейном еще в 1917 году. Знаменитый физик назвал так невидимую и неизвестную космическую репеллентную силу.

Космологическая постоянная сегодня известна как темная энергия – некая субстанция, которая не может быть измерена напрямую. Кстати, именно поэтому не только многие исследователи, но и сам Эйнштейн, сомневались в ее существовании. Однако и достоверную альтернативу существованию темной энергии никто за прошедшее столетие не представил.

Возможно, все изменится после публикации исследования датских физиков. В нем говорится о модели, которая была успешно протестирована учеными. В ней темную энергию заменяет темная материя, представленная в виде магнитных сил.

“Мы удалили темную энергию из уравнения и добавили несколько новых свойств темной материи, – объясняет соавтор исследования Стин Харле Хансен. – Эти свойства, похоже, оказывают такое же влияние на расширение Вселенной, как темная энергия”.

Общепринятая теория объясняет механизм строения Вселенной. Согласно ей, Вселенной состоит из пяти процентов обычной материи, которую мы можем наблюдать воочию или фиксировать при помощи оборудования, 25 процентов темной материи и 70 процентов темной энергии.

В новой модели исследователей именно 25-процентная доля темной материи была наделена особыми качествами, которые, по сути, сделали бесполезными 70 процентов темной энергии.

“Мы мало что знаем о темной материи, кроме того, что это тяжелые и медленные частицы, – продолжает Стин Хансен. – Но мы задались вопросом: а что, если бы темная материя имела какое-то качество, аналогичное магнетизму? Как известно, одни магниты притягивают или отталкивают другие магниты. Что, если нечто подобное происходит и во Вселенной? Что, если постоянное расширение темной материи происходит благодаря какой-то магнитной силе?”.

Компьютерная модель, которую протестировали ученые, как раз и помогла изучить сценарий, при котором темная материя расширяется под воздействием некой магнитной силы. При этом в свою модель исследователи включили все имеющиеся знания о Вселенной, включая гравитацию, скорость ее расширения и неизвестную силу Х, которая и расширяет Вселенную.

“Мы создали модель, которая работала, исходя из предположения, что частицы темной материи обладают магнитной силой, – говорит Стин Хансен. – Мы также исследовали, какое влияние эта сила может иметь на Вселенную. Выяснилось, что она оказывает на скорость расширения Вселенной точно такой же эффект, который, как мы считаем, оказывает на нее темная энергия”.

Это означает, что сам факт существования темной энергии может быть поставлен под сомнение, хотя датские ученые и признают, что для такого утверждения необходимы дополнительные исследования. Причем проводить их следует на более совершенных моделях, учитывающих большее количество факторов.

“Честно говоря, наше открытие может быть просто совпадением, – резюмирует Хансен. – Но если это не так, то оно действительно невероятное. Это открытие изменило бы наше понимание состава Вселенной и причин ее расширения. Ведь наши представления о темной материи с магнитной силой и темной энергии одинаково “безумны”. Только более подробные наблюдения помогут определить, какая из этих моделей более реалистична”.

Происхождение Вселенной, Земли и жизни

 

Важный новый путь исследований открылся с открытием того, что определенные молекулы состоящие из РНК, называемые рибозимами, могут действовать как катализаторы в современных клетках. Это Ранее считалось, что только белки могут служить катализаторы, необходимые для выполнения определенных биохимических функций. Таким образом, в раннем добиотическом мире молекулы РНК могли быть «автокаталитические», то есть они могли хорошо воспроизвести себя до того, как появились белковые катализаторы (называемые ферментами). Лаборатория эксперименты показывают, что репликация автокаталитических молекул РНК претерпевают спонтанные изменения и что варианты молекул РНК с в них преобладает наибольшая автокаталитическая активность. среды. Некоторые ученые склоняются к гипотезе о том, что ранний «мир РНК», и они проверяют модели, которые ведут от РНК к синтез простых молекул ДНК и белков. Эти сборки из молекулы в конечном итоге могли быть упакованы внутри мембран, таким образом составляют «протоклетки» — ранние версии очень простых клеток.

Для тех, кто изучая происхождение жизни, вопрос уже не в том, является ли жизнь могли возникнуть в результате химических процессов с участием небиологических компоненты. Вместо этого возник вопрос, какой из многих путей можно было бы следовать, чтобы произвести первые клетки.

Сможем ли мы когда-нибудь определить путь химической эволюции, приведший к возникновению жизнь на Земле? Ученые планируют эксперименты и размышляют о том, как ранняя Земля могла быть гостеприимным местом для разделение молекул на единицы, которые могли быть первыми живыми системы. Недавнее предположение включает в себя возможность того, что первый живые клетки могли возникнуть на Марсе, засеяв Землю через многочисленные метеориты, которые, как известно, путешествуют с Марса на нашу планету.

Конечно, даже если живая клетка должна была быть получена в лаборатории, это не доказывало бы, что Природа пошла по тому же пути миллиарды лет назад. Но это задача науки — дать правдоподобные естественные объяснения явления. Изучение происхождения жизни является очень активным исследованием области, в которой достигнут важный прогресс, хотя консенсус среди ученых заключается в том, что ни одна из нынешних гипотез до сих пор не было подтверждено.История науки показывает, что, казалось бы, неразрешимая проблемы, подобные этой, могут стать поддающимися решению позже, как результат достижений в теории, приборостроении или открытия новых факты.

Креационистские взгляды на происхождение Вселенной, Земли и Жизнь

Многие религиозные люди, включая многих ученых, считают, что Бог создал вселенную и различные процессы, движущие физическую и биологическую эволюцию, и что эти процессы затем привели к созданию галактик, нашей солнечной систему и жизнь на Земле. Это убеждение, которое иногда называют «теистическая эволюция» не противоречит научной объяснения эволюции. Действительно, он отражает замечательное и вдохновляющий характер физической вселенной, открытый космологией, палеонтология, молекулярная биология и многие другие научные дисциплины.

Сторонники «креационная наука» придерживается различных точек зрения. Некоторые утверждают, что Земля и Вселенная относительно молода, возможно, всего от 6000 до 10 000 лет. лет. Эти люди часто считают, что настоящее физическое форму Земли можно объяснить «катастрофизмом», в том числе всемирным потоп, и что все живые существа (включая людей) были созданы чудесным образом, по сути, в тех формах, в которых мы их сейчас находим.

Другие сторонники наука о сотворении готова признать, что Земля, планеты и звезды могли существовать миллионы лет. Но они утверждают, что различные виды организмов, и особенно человек, могли появиться только о со сверхъестественным вмешательством, потому что они показывают «разумные дизайн.

В этом буклете оба эти виды «Молодой Земли» и «Старой Земли» называются «креационизм» или «особое творение».

Нет действительных научные данные или расчеты, подтверждающие веру в то, что Земля был создан всего несколько тысяч лет назад.В этом документе обобщены огромное количество свидетельств великого возраста Вселенной, наше галактика, Солнечная система и Земля из астрономии, астрофизики, ядерная физика, геология, геохимия и геофизика. Независимый научные методы последовательно определяют возраст Земли и Солнца. системе около 5 миллиардов лет, и возраст нашей галактики и Вселенной в два-три раза больше. Эти выводы делают происхождение Вселенной в целом понятно, придают согласованность многим различных отраслей науки и формируют основные выводы замечательный свод знаний о происхождении и поведении Физический мир.

И нет никакого доказательство того, что вся геологическая летопись с ее упорядоченной последовательностью ископаемых, является продуктом одного всемирного потопа, который произошел несколько тысяч лет назад, длилась немногим дольше года и охватывала самые высокие горы на глубину до нескольких метров. Напротив, приливно-отливные и наземные отложения демонстрируют, что в незарегистрированное время в прошлом вся планета была под водой. Более того, всеобщее наводнение достаточной величины для образования осадочных пород видимые сегодня, которые вместе имеют многокилометровую толщину, потребовали бы объем воды намного больше, чем когда-либо существовало на Земле и в по крайней мере, с момента образования первой известной твердой коры около 4 млрд. много лет назад.Вера в то, что отложения Земли с их окаменелостями были отложенных в упорядоченной последовательности в течение года, бросает вызов всем геологическим наблюдения и физические принципы, касающиеся скоростей седиментации и возможное количество взвешенных твердых частиц.

У геологов есть построили подробную историю отложения наносов, которая связывает отдельных тел горных пород в земной коре до конкретных средах и процессах. Если бы геологи-нефтяники могли найти больше нефти и газ, интерпретируя записи осадочных пород как имеющие возникшие в результате одного потопа, они, безусловно, поддержали бы идею такой флуд, а их нет. Вместо этого эти практики соглашаются с академическими геологами о природе условий осадконакопления и геологическое время. Геологи-нефтяники были пионерами в распознавание ископаемых месторождений, которые формировались в течение миллионов лет в таких средах, как извилистые реки, дельты, песчаный барьер пляжи и коралловые рифы.

Пример нефтяная геология демонстрирует одну из самых сильных сторон науки. Используя знания о мире природы, чтобы предсказать последствия наши действия, наука дает возможность решать проблемы и создавать возможности с помощью техники.Детальные знания, необходимые для поддерживать нашу цивилизацию можно было только с помощью научных изучение.

Аргументы креационисты не руководствуются доказательствами, которые можно наблюдать в Натуральный мир. Специальное творение или сверхъестественное вмешательство не подлежат значимым проверкам, требующим прогнозирования правдоподобных результаты, а затем проверка этих результатов путем наблюдения и эксперименты. Действительно, заявления об «особом творении» переворачивают научный процесс.Объяснение рассматривается как неизменное, и доказательства ищутся только для того, чтобы поддержать конкретный вывод каким бы то ни было значит можно.

 

WMAP Формирование структур Вселенной

Астрономы наблюдают значительную структуру Вселенной, от звезд до галактик и скопления и сверхскопления галактик. Знаменитый «снимок глубокого поля», сделанный Космический телескоп Хаббла, показанный ниже, обеспечивает потрясающий вид на такую ​​структуру. Как образовались эти структуры? Теория большого взрыва широко считается успешной теорией космологии, но эта теория неполна.Оно делает не учитывают необходимые колебания для создания структуры, которую мы видим. Большинство космологов считают, что галактики, которые мы наблюдаем сегодня, выросли из гравитационного притяжения маленьких флуктуации почти однородной плотности ранней Вселенной. Эти колебания оставляют отпечаток в космическом микроволновом фоновом излучении в виде колебаний температуры от точки к точка по небу. Спутник WMAP измеряет эти небольшие колебания в температуры космического микроволнового фонового излучения, что, в свою очередь, выявляет ранние этапы формирования структуры.

Изображение Hubble Deep Field:

Пресс-релиз HST с описанием этого изображения

В своей простейшей форме теория Большого взрыва предполагает, что материя и излучение равномерно распределены по всей Вселенной, и что общая теория относительности универсальна. действительный. Хотя этим можно объяснить существование космическое микроволновое фоновое излучение и объяснить происхождения легких элементов, она не объясняет существование галактик и крупномасштабных структур. Решение проблемы со структурой должны быть встроены в рамки теории Большого Взрыва.

Гравитационное формирование структуры

Большинство космологов считают, что галактики, которые мы наблюдаем сегодня, росли под действием гравитации. из небольших флуктуаций плотности Вселенной через следующую последовательность событий:

  • Когда Вселенная была в одну тысячную меньше нынешнего размера (примерно через 500 000 лет после Большой взрыв), плотность материи в области пространства, в которой сейчас находится Млечный Путь, наша родная галактика, была примерно на 0,5% выше, чем в соседних регионах. Поскольку его плотность была выше эта область пространства расширялась медленнее, чем окружающие области.
  • В результате этого более медленного расширения его относительная сверхплотность выросла. Когда Вселенная была в 100 раз меньше нынешнего размера (примерно через 15 миллионов лет после Большого взрыва), наша область космоса была, вероятно, на 5% плотнее, чем окружающие области.
  • Этот постепенный рост продолжался по мере расширения Вселенной. Когда вселенная была одна пятая по своим нынешним размерам (примерно через 1,2 миллиарда лет после Большого взрыва), наша область космоса был, вероятно, в два раза плотнее, чем соседние регионы.Космологи предполагают, что внутренняя части нашей Галактики (и подобных галактик) были собраны в это время. Звезды в внешние области нашей Галактики, вероятно, были собраны в недавнем прошлом. Немного космологи подозревают, что некоторые из недавно обнаруженных космическим аппаратом Хаббла объектов Телескоп может быть галактиками в процессе формирования.

HST Изображения формирующихся галактик?

Пресс-релиз HST с описанием этого изображения

Наблюдение за этими небольшими колебаниями

Крошечные вариации плотности материи в ранней Вселенной оставляют отпечаток в космическое микроволновое фоновое излучение в виде перепады температуры от точки к точке на небо.Эти колебания температуры ничтожны: одна часть неба может иметь температура 2,7251 Кельвина (градусы выше абсолютного нуля), в то время как другая часть могла температура 2,7249 Кельвина. Исследователь космического фона НАСА (КОБЕ) спутник обнаружил эти крошечные флуктуации в больших угловых масштабах. WMAP повторно измеряет колебания как с более высокими угловыми разрешение и чувствительность. Страница сводки миссии предлагает краткое введение в то, как WMAP достигает этой чувствительности – более подробная информация доступна на странице технической информации.

Что вызвало эти небольшие колебания?

Хотя гравитация может усилить крошечные колебания, наблюдаемые в ранней Вселенной, она не может производят эти колебания. Космологи размышляют о новой физике, необходимой для создания первичные флуктуации, образовавшие галактики. Две популярные идеи:

Эти разные теории делают очень разные предсказания о свойствах флуктуации космического микроволнового фона. Например, Инфляционная теория предсказывает, что наибольшие колебания температуры должны иметь угловой масштаб в один градус, тогда как модели дефектов предсказывают меньшую характеристику масштаб.WMAP с его превосходной чувствительностью указывает на то, что инфляционная модель более эффективна. вероятно.

Узнайте больше о формировании структуры на этих сайтах:

The Sloan Digital Sky Survey (SDSS)
Эта группа планирует нанести на карту положения более 100 миллионов галактик и определить расстояния до более чем миллиона галактик и квазаров. Усилия приведут к наибольшему (известный) обзор на сегодняшний день космической структуры во Вселенной. Вы можете узнать больше о подробности о SDSS, посетив их домашнюю страницу в Fermilab.

Консорциум Девы
Консорциум Девы — международная группа ученых, занимающихся супер компьютерное моделирование образования галактик, скоплений галактик, крупномасштабных структур, и эволюции межгалактической среды. Хотя большинство членов консорциума являются британскими, есть важные узлы в Канаде, США и Германии.

The University of Washington N-Body Shop
Эта группа создает программное моделирование для изучения крупномасштабного структурообразования и формирования планет, и разместить интересную галерею изображений.

Космический телескоп Хаббла
HST смог наблюдать далекие галактики и изучать формирование и эволюцию галактики. Хорошо известное изображение, изображающее это, Изображение Hubble Deep Field, выпущенное 15 января 1996 года.

Происхождение структуры во Вселенной

‘) вар корзинаStepActive = истина var buybox = документ. querySelector(“[data-id=id_”+ метка времени +”]”).parentNode ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(“.вариант-покупки”)).forEach(initCollapsibles) функция initCollapsibles(подписка, индекс) { var toggle = подписка.querySelector(“.цена-варианта-покупки”) подписка.classList.remove(“расширенный”) var form = подписка.querySelector(“.форма-варианта-покупки”) если (форма && cartStepActive) { var formAction = форма.получить атрибут (“действие”) form.setAttribute(“действие”, formAction.replace(“/checkout”, “/cart”)) document.querySelector(“#ecommerce-scripts”).addEventListener(“load”, bindModal(form, formAction, timestamp, index), false) } var priceInfo = подписка.querySelector(“. Информация о цене”) var PurchaseOption = toggle.parentElement если (переключить && форма && priceInfo) { переключать.setAttribute(“роль”, “кнопка”) toggle.setAttribute(“tabindex”, “0”) toggle.addEventListener («щелчок», функция (событие) { var expand = toggle.getAttribute(“aria-expanded”) === “true” || ложный toggle.setAttribute(“aria-expanded”, !expanded) form.hidden = расширенный если (! расширено) { покупкаВариант.classList.add (“расширенный”) } еще { покупкаOption.classList.remove(“расширенный”) } priceInfo.hidden = расширенный }, ложный) } } функция bindModal (форма, formAction, метка времени, индекс) { var weHasBrowserSupport = window. fetch && Array.from функция возврата () { var Buybox = EcommScripts ? EcommScripts.Ящик для покупок: ноль var Modal = EcommScripts ? EcommScripts.Modal : ноль if (weHasBrowserSupport && Buybox && Modal) { var modalID = “ecomm-modal_” + метка времени + “_” + индекс var modal = новый модальный (modalID) modal.domEl.addEventListener («закрыть», закрыть) функция закрыть () { форма.querySelector(“кнопка[тип=отправить]”).фокус() } форма.setAttribute( “действие”, formAction.replace(“/checkout”, “/cart?messageOnly=1”) ) form. addEventListener( “Отправить”, Buybox.interceptFormSubmit( Буйбокс.fetchFormAction(окно.fetch), Buybox.triggerModalAfterAddToCartSuccess(модальный), консоль.лог, ), ложный ) document.body.appendChild(modal.domEl) } } } функция initKeyControls() { документ.addEventListener(“keydown”, функция (событие) { if (document.activeElement.classList.contains(“цена-варианта-покупки”) && (event.code === “Пробел” || event.code === “Enter”)) { если (document.activeElement) { событие. preventDefault() документ.activeElement.click() } } }, ложный) } функция InitialStateOpen() { var buyboxWidth = buybox.смещениеШирина ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(“.опция покупки”)).forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(“.цена-варианта-покупки”) var form = option.querySelector(“.форма-варианта-покупки”) var priceInfo = option.querySelector(“.Информация о цене”) если (buyboxWidth > 480) { переключить.щелчок() } еще { если (индекс === 0) { переключать.щелчок() } еще { toggle. setAttribute («ария-расширенная», «ложь») form.hidden = “скрытый” priceInfo.hidden = “скрытый” } } }) } начальное состояниеОткрыть() если (window.buyboxInitialized) вернуть window.buyboxInitialized = истина initKeyControls() })()

3.1 Происхождение Земли и Солнечной системы – Введение в океанографию

  • Тепло возникло в результате распада радиоактивных элементов внутри Земли, в частности распада 235U, 238U, 40K и 232Th, которые в основном присутствуют в мантии. Общее количество тепла, производимого таким образом, со временем уменьшалось (поскольку эти изотопы истощались) и сейчас составляет примерно 25% от того, что было при формировании Земли. Это означает, что внутри Земли постепенно становится холоднее.
  • Тепло исходило от тепловой энергии, уже содержащейся в объектах, которые срослись, чтобы сформировать Землю.
  • Тепло исходило от столкновений. Когда объекты сталкиваются с Землей, часть энергии их движения уходит на деформацию Земли, а часть преобразуется в тепло. (Самое сильное столкновение, которое пережила Земля, произошло с планетой Тейя, которая была размером примерно с Марс. Вскоре после образования Земли Тейя столкнулась с Землей. Когда Тейя врезалась в Землю, металлическое ядро ​​Тейи слилось с ядром Земли, а обломки внешние силикатные слои были выброшены в космос, образуя кольцо из щебня вокруг Земли.Материал внутри кольца объединился в новое тело на орбите вокруг Земли, дав нам нашу Луну. Примечательно, что обломки могли слиться за 10 лет или меньше! Этот сценарий образования Луны называется гипотезой гигантского удара .)
  • По мере того, как Земля становилась больше, ее гравитационная сила становилась сильнее. Это увеличило способность Земли притягивать к себе объекты, но также вызвало сжатие материала, из которого состоит Земля, подобно тому, как Земля сжимает себя гигантскими гравитационными объятиями.Сжатие вызывает нагревание материалов.

Нагрев имел очень важное значение для структуры Земли. По мере роста Земля собирала смесь зерен силикатных минералов, а также железа и никеля. Эти материалы были разбросаны по всей Земле. Ситуация изменилась, когда Земля начала нагреваться: стало так жарко, что расплавились и силикатные минералы, и металлы. Металлический расплав был намного плотнее, чем расплав силикатного минерала, поэтому металлический расплав опустился к центру Земли, став ее ядром, а силикатный расплав поднялся вверх, превратившись в земную кору и мантию.Другими словами, Земля разделила себя. Разделение силикатных минералов и металлов на каменистый внешний слой и металлическое ядро ​​соответственно называется дифференциацией . С тех пор гравитация притянула Землю к почти сферической форме с радиусом 6371 км и окружностью около 40 000 км. Однако это не идеальная сфера, поскольку вращение Земли вызывает экваториальную выпуклость, так что окружность Земли на экваторе на 21 км (0,3%) шире, чем от полюса к полюсу. Таким образом, технически это «сплюснутый сфероид».

Если бы мы провели инвентаризацию элементов, из которых состоит Земля, то обнаружили бы, что 95 % массы Земли составляют всего четыре элемента: кислород, магний, кремний и железо. Большая часть оставшихся 5% приходится на алюминий, кальций, никель, водород и серу. Мы знаем, что в результате Большого взрыва образовались водород, гелий и литий, но откуда взялись остальные элементы? Ответ заключается в том, что другие элементы были созданы звездами. Тепло и давление внутри звезд заставляют более мелкие атомы сталкиваться друг с другом и сливаться в новые, более крупные атомы.Например, когда атомы водорода сталкиваются и сливаются, образуется гелий. Большое количество энергии высвобождается, когда некоторые атомы сливаются, и именно эта энергия заставляет звезды сиять.

Для образования таких тяжелых элементов, как железо и никель, нужны более крупные звезды. Наше Солнце — средняя звезда; после того, как он израсходует свое водородное топливо для производства гелия, а затем часть этого гелия будет синтезирована для получения небольших количеств бериллия, углерода, азота, кислорода и фтора, он будет в конце своей жизни. Он перестанет производить атомы, будет остывать и раздуваться, пока его середина не достигнет орбиты Марса.Напротив, большие звезды заканчивают свою жизнь впечатляющим образом, взрываясь как сверхновые и выбрасывая в космос новообразованные атомы, в том числе элементы тяжелее железа. Потребовалось много поколений звезд, создавших более тяжелые элементы и выбрасывающих их в космос, прежде чем более тяжелые элементы стали достаточно распространены, чтобы образовать планеты, подобные Земле.


* «Физическая геология» Стивена Эрла, используется по международной лицензии CC-BY 4.0. Загрузите эту книгу бесплатно по адресу http://open. bccampus.ca

.

Происхождение материи и структуры во Вселенной на JSTOR

Абстрактный

Космология в настоящее время является одной из самых активных областей исследований в фундаментальной науке.Мы переживаем настоящую революцию в наблюдениях, способных предоставить важную информацию о происхождении и эволюции Вселенной. В первые годы следующего тысячелетия мы впервые в истории такой древней науки, как космология, получим точное знание о нескольких параметрах, определяющих нашу стандартную космологическую модель. Эта стандартная модель основана на инфляционной парадигме, периоде экспоненциального расширения в ранней Вселенной, ответственном за крупномасштабную однородность и плоскостность нашего наблюдаемого участка Вселенной.Спектр возмущений плотности, наблюдаемый на микроволновом фоне как температурная анизотропия, мог возникнуть во время инфляции из-за квантовых флуктуаций, которые растянулись до космологических размеров в результате расширения, а затем, посредством гравитационного коллапса, привели к наблюдаемой крупномасштабной структуре. скоплений и сверхскоплений галактик. Более того, та же теория предсказывает, что все вещество и излучение во Вселенной сегодня возникли в конце инфляции в результате взрывного образования частиц, которое также могло быть причиной современной барионной асимметрии, до того, как Вселенная достигла теплового равновесия на очень высокой скорости. большая температура.С этого момента Вселенная охлаждалась по мере расширения, как это описывается стандартной моделью горячего Большого взрыва. Благодаря наблюдениям, которые вскоре станут доступны в следующем тысячелетии, мы сможем проверить обоснованность инфляционной парадигмы и определить с беспрецедентной точностью параметры действительно стандартной модели космологии.

Информация о журнале

С самого начала своей истории Королевское общество уделяло большое внимание публикации сообщений своих членов и других лиц.В течение трех лет после выдачи первой Хартии Генри Ольденбург, первый секретарь, в марте 1665 года начал публиковать «Философские труды», и с тех пор это продолжается. Начиная с 1887 г., начиная с тома 178, «Транзакции» были разделены на две серии: серию A (математика и физические науки) и серию B (биология). Транзакции публикуются ежемесячно и теперь включают документы, представленные на дискуссионных встречах, а также конкретные темы и обзоры.

Информация об издателе

Королевское общество является самоуправляемым объединением многих самых выдающихся ученых мира, представляющих все области науки, техники и медицины, и является старейшей непрерывно существующей научной академией.Фундаментальная цель Общества, отраженная в его учредительных Уставах 1660-х годов, состоит в том, чтобы признавать, продвигать и поддерживать превосходство в науке, а также поощрять развитие и использование науки на благо человечества. Общество сыграло роль в некоторых из самых фундаментальных, значительных и судьбоносных открытий в истории науки, и ученые Королевского общества продолжают вносить выдающийся вклад в науку во многих областях исследований.

История космологии

История космологии

Космология :

Космология — это изучение Вселенной и ее компонентов, как она сформировалась, как он развивался и каково его будущее.Современная космология выросла из идеи до письменной истории. Древний человек задавался такими вопросами, как «Что происходит вокруг меня?», которая затем переросла в «Как Вселенная работать?» — ключевой вопрос, который задает космология.

Для религиоведов космология — это теистически созданный мир, управляемый сверхъестественными силами. Для ученых современная космология — это разработка наиболее полных и максимально экономичное понимание Вселенной, последовательное с наблюдениями, выясненными силами природы.В первую очередь мы будем исследовать последний тип космологии в этом курсе.

Многие из самых ранних зарегистрированных научных наблюдений относились к космология и стремление к пониманию продолжается уже более 5000 лет. За последние 20 лет космология взорвалась радикально новой информацией. о строении, происхождении и эволюции Вселенной, полученных с помощью последние технологические достижения в телескопах и космических обсерваториях и в основном превратился в поиск понимания не только того, что делает Вселенной (объекты внутри нее), но и ее общее архитектура.

Современная космология находится на границе между наукой и философией. близкой к философии, потому что она ставит фундаментальные вопросы о Вселенная, близкая к науке, так как ищет ответы в виде эмпирическое понимание через наблюдение и рациональное объяснение. Таким образом, теории о космологии действуют с напряжением между философское стремление к простоте и желание охватить все Особенности Вселенной по сравнению с общей сложностью всего этого.

Неолитическая космология :

Космология стара, как человечество.Когда-то возникли примитивные социальные группы. язык, это был короткий шаг к их первым попыткам понять мир вокруг них. Очень ранняя космология, со времен неолита 20 000 г. до 100 000 лет назад, был исключительно локальным. Вселенная была тем, что ты сразу взаимодействовал. Космологическими вещами были погода, землетрясения, резкие изменения в вашем окружении и т. д. Вещи, выходящие за рамки вашего повседневного опыта казались сверхъестественными, и поэтому мы называем это временем магической космологии.

Самыми ранними физическими свидетельствами астрономического и космологического мышления являются лунный календарь, найденный на фрагменте кости в Африке к югу от Сахары, датирован около 20 000 лет до н.э.Позднемегалитические сооружения астрономического назначения появляются в Африке и Европе около 5000 г. до н.э. (примитивные версии знаменитый комплекс Стоунхендж в Великобритании). Важно отметить, что эти структуры и технологии были созданы множеством различных культур которые не имели контакта друг с другом. Иными словами, выводы они достигли о космосе, были универсальны, и люди времени были готовы выделить значительные ресурсы для выражения этих идей.

Древние люди проецировали свои внутренние мысли и чувства во внешнее. анимистический мир, мир, где все было живым.Через молитвы, жертвоприношения и дары духам, люди получили контроль над явления их мира. Это антропоморфное (магическое) мировоззрение, живой земли, воды, ветра и огня, в которые мужчины и женщины проецировали собственные эмоции и мотивы как направляющие силы, своего рода мир, который можно найти в фэнтези и сказках.

Самым ранним зарегистрированным астрономическим наблюдением является небесный диск Небры. северная Европа, датируемая примерно 1600 г. до н.э. (см. Выше). На этом 30-сантиметровом бронзовом диске изображено Солнце, лунный полумесяц и звезды (включая звездное скопление Плеяды).Диск вероятно, религиозный символ, а также грубый астрономический инструмент или календарь. В Западном полушарии аналогичное понимание основных развивалось звездное и планетарное поведение. Например, родной Американская культура примерно в то же время оставляла наскальные рисунки или петроглифы астрономического явления. Самый яркий пример приведен ниже, петроглиф, изображающий сверхновую 1006 г. н.э. что привело к Крабовидной туманности. Позже в истории, от 5 000 до 20 000 лет назад, человечество начинает организовывать себя и развивать то, что мы сейчас называем культурой.Большее чувство постоянства в вашем повседневном существовании приводит к развитию мифов, особенно мифы о сотворении мира, объясняющие происхождение Вселенной. Большинство мифов поддерживают сверхъестественные темы с богами, божественными и полубожественными. цифры, но обычно имелась внутренняя логическая последовательность в повествование. Мифы часто являются попытками рационального объяснения повседневный мир, их цель – научить. Даже если мы рассмотрим некоторые из истории, чтобы быть смешными, они были, в некотором смысле, нашими первыми научными теории.Они также внимательно следуют определенной религии, и на этот раз характеризуется тесным союзом науки и религии. Мы называем это время мифической космологии.

Египетская/Месопотамская космология :

В регионе, ныне известном как Ближний Восток, около 5000 лет назад. человечество начинает самоорганизовываться и развивать великий бронзовый век культуры. Эти первые великие цивилизации (сосредоточенные вокруг Нила и реки Евфрат) дали простому человеку большее чувство постоянства в их повседневного существования.Это приводит к возникновению мифов, особенно мифы о сотворении, чтобы объяснить происхождение Вселенной. Сегодня, мы разделяем изучение космологии на космогонию, изучение творения Вселенной, по сравнению с космологией, изучением структуры и эволюции Вселенной (и ее судьбы). Многие из этих мифов о раннем творении были первые попытки логической, последовательной космогонии.

Историки склонны преувеличивать возможности древних египтян, когда, на самом деле они были практической культурой.Развитие космологии в Древний Египет следовал практическим принципам. Впечатления раннего человека от ночи небо, сформулированное в различных мифах, которые позже стали ядром египетского религия. Поскольку ее главными божествами были небесные тела, многие священство предприняло усилия, чтобы рассчитать и предсказать время и место внешности их бога. Эти навыки привели к разделению дня и ночь на двенадцать частей в каждой, разработка лунного календаря и разработка солнечного календаря из 12 30-дневных месяцев с особым 5-дневным единицы, чтобы довести общее количество до 365 дней.

Впечатления ранних египтян от ночного неба, сформулированные в различных мифах. который впоследствии стал ядром египетской религии. Поскольку его основной божества были небесными телами, большое усилие было приложено жречество, чтобы вычислить и предсказать время и место их бога появления. Поскольку бог солнца Ра был выдающимся богом, ежегодно Движение Солнца вдоль горизонта было ключевым астрономическим наблюдением для египтяне. Время и положение самого северного и самого южного поворотные моменты, солнцестояния, окончательно закрепили мифологию египтян. космология.Египетская легенда гласит, что богиня неба Нут рожает Ра один раз в год, катализируя как развитие календаря, так и концепцию божественная королевская власть плюс матрилинейное наследование престола. Нут часто изображают обнаженной женщиной, растянувшейся по небу. Солнце (Ра) входит в ее рот, проходит через ее пятнистое звездчатое тело и выходя из ее родовых путей девять месяцев спустя (от весеннего равноденствия до зимнее солнцестояние). Таким образом Ра становится самотворящим богом, т.е. Вселенной является самосозидающим и вечным.В Древнем царстве отражено астрономическое/религиозное рвение фараонов. при строительстве массивных пирамид в Гизе. Их форма отражает способ, которым облака и пыль рассеивают солнечный свет на широкие полосы, образуя лестницы в небо. Это были каменные тропы к богам, ориентированные чтобы достичь бессмертных, то есть северных околополярных звезд. Возможно, самое раннее сочетание мифических и теологических идей. встречается в месопотамских цивилизациях (разделенных на Старую вавилонский, ассирийский, нововавилонский и поздневавилонский периоды).То Вавилонские мифы сосредоточены на множестве небес и земли с шестиуровневая вселенная, состоящая из трех небес и трех земель: два неба над небом, небо звезд, земля, подземелье Апсу и подземный мир мертвых. То Земля была создана богом Мардуком в виде плота, плывущего по пресной воде. вода (Апсу), окруженная гораздо большим массивом соленой воды (Тиамат). То Боги были разделены на два пантеона, один из которых занимал небеса, а другой другой в подземном мире.Вавилонская астрономия известна своими подробными и непрерывными записями астрономические явления, такие как затмения, положение планет и восход и заход Луны. Эти записи датируются 800 г. до н.э. и являются старейшие из существующих научных документов. Целью этой деятельности было явно астрологический с целью предсказания судеб страны так и у короля. Помимо записей, вавилонские астрономы также разработал несколько арифметических инструментов, чтобы помочь в предсказании затмений и планетарное движение.Однако, хотя их ведение учета было новой технологией для того времени, и их система звездных имен и система измерения была переданные более поздним цивилизациям, вавилоняне так и не разработали космологическую модели, в которой интерпретировать свои наблюдения. Греческие астрономы достичь этой цели, используя вавилонские данные.

Греческая космология :

Возможно, наибольшее влияние на современную мысль оказали идеи, возникла из греческой философии между 600 г. до н.э. и началом Римской империи.Работы ученых этой эпохи окажут влияние на философов и ученых в 21 век и многие из наших современных космологических рамки имеют свои корни в древнегреческих идеях. Хотя многие из наших первых космологии основывались на мифах и легендах, это греческая философская традиция, которая вводит интеллектуальный подход, основанный на доказательствах, причина и дискуссия. Хотя многие из их идей едва ли можно назвать научными. теории, их опора на математику как на инструмент для понимания Вселенная остается и по сей день.

Третий этап, составляющий ядро ​​современной космологии, вырос из древнегреческий, позже принятый Церковью. Основная тема на греческом языке наука — это использование наблюдений и экспериментов для поиска простых, универсальные законы. Мы называем это временем геометрической космологии.

Борьба за формулировку геометрической космологии привела к развитию величайшего философского достижения человечества, философии наука. Косвенно, через изучение наших мифов и творения истории, мы разработали идеи и методы, которые позже станут основные идеи того, что мы называем наукой.

Центральное место в греческой космологии занимает вера в то, что лежащий в основе порядок Вселенная может быть выражена в математической форме лежит в основе науки и редко подвергается сомнению. Но является ли математика человеческим изобретением или иметь самостоятельное существование?

Идеализация физических явлений привела Платона к гипотезе о существовании две Вселенные, физический мир и нематериальный мир «форм», совершенные аспекты повседневных вещей, таких как стол, птица и идеи/эмоции, радость, действие и т.д.Объекты и идеи в нашем материале мира есть «тени» форм (см. Платоновскую «Аллегорию Пещера). Это решает проблему того, как объекты в материальном мире все разные (нет двух одинаковых таблиц), но все они имеют «табличность» в общем. Существуют различные объекты, отражающие «столичность» из Вселенной Форм.

Таким образом, возникли две школы мысли. Одна школа приписывается Платону и считает, что Природа есть структура, которая точно управляется вечными математическими законами.Согласно платоникам, мы не изобретаем математические истины, мы открываем их. Платонический мир существует, а физический мир есть тень истины в платоновском мире. Это рассуждение возникает, когда мы осознаем (через размышления и эксперименты) как следует поведение природы математики с чрезвычайно высокой степенью точности. Чем глубже мы исследуем законам Природы, тем больше физический мир исчезает и становится мир чистой математики.

Другая школа считала, что математические понятия — это просто идеализация наш физический мир.Мир абсолютов, то, что называют платоническим мир, существует только через физический мир. В этом случае математический мир такой же, как мир Платона, и его можно было бы считать как выход из мира физических объектов. Обратите внимание, что математика играет ключевую роль в обоих мировоззрениях. Математика выходит за пределы физической реальности, с которой сталкиваются наши чувства. Дело в том, что математические теоремы, открытые несколькими исследователями, указывает некоторый объективный элемент математических систем (поддерживающий точку зрения Платона).Но поскольку наш мозг эволюционировал, чтобы отражать свойства физическом мире, неудивительно, что мы открываем математические отношения в природе.

Антропоцентрическая Вселенная :

И Платон, и Пифагор оказали влияние на первый логически непротиворечивый космологическое мировоззрение, разработанное греками в 4 веке до н.э. Эта ранняя космология была экстраполяцией греческой теории материи. предложил Эмпедокл. Эта теория утверждает, что вся материя в Вселенная состоит из некоторой комбинации четырех элементов: Земли, Воды, Огонь, Воздух.Эти четыре элемента возникают в результате действия двух свойства жара (и противоположного ему холода) и сухости (и его противоположная влажность) на первоначальной безоговорочной или примитивной материи. То возможные комбинации этих двух свойств первобытной материи дают подняться к четырем элементам или элементарным формам.

Возможно, только культура, лидеры которой были связаны с логикой и геометрией придал бы понятиям химии такую ​​логическую и геометрическую форму. Огонь и Вода — очевидные противоположности, как и Земля и Воздух.Эти противоположности не имеют общих свойств. Есть четыре свойства, каждое разделяют два непротивоположных элемента: огонь и воздух разделяют свойство теплота, вода и воздух обладают свойством влажности и так далее. Поскольку четыре элементы — это две пары противоположных элементов, так же как и четыре свойства – жаркость противоположна холоду и влажности. напротив сухости. Считалось, что каждый из четырех элементов существует в идеальная чистая форма, которую на самом деле нельзя было найти на земле. Реальность окружающие нас вещи считались нечистыми или смешанными формами этих четырех идеальные элементы.Таким образом, различные воздухы или газы были формой воздуха. смешанный с различными пропорциями форм огня или воды; дым был смесь форм воздуха и земли с некоторой формой огня добавлен. Но была идеальная или чистая форма земли, воздуха, огня и воды, а настоящие, которые мы видим и используем, были не идеальными, а менее чистота. Другими словами, реальные или наблюдаемые различные виды одного и того же элемента обусловлены разной степенью одних и тех же свойств. Элементы могут быть заменены друг другом путем удаления одного свойства и добавления другого.

В, казалось бы, не связанном с этим открытии Евклид, греческий математик, доказал, что есть только пять твердых фигур, которые можно сделать из простых многоугольники (треугольник, квадрат и пятиугольник). Платон, находившийся под сильным влиянием этого чисто математическое открытие, пересмотрел теорию четырех элементов с предположение, что во Вселенной было пять элементов (земля, вода, воздух, огонь и квинтэссенция) в соответствии с пятью регулярными твердые вещества.

Элементы имели естественную тенденцию разделяться в пространстве; огонь вышел наружу, от земли, и земля двигалась внутрь, с воздухом и водой, средний. Таким образом, каждый из этих пяти элементов занимал уникальное место. на небесах (земные стихии были тяжелыми и, следовательно, низкими; огонь элементы были легкими и располагались высоко). Таким образом, система Платона также стала одной из первых космологических моделей и выглядела как следующая диаграмма: Как и любая хорошая научная модель, эта предлагает объяснения и различные предсказания. Например, горячий воздух поднимается вверх, чтобы достичь сферы Огня, поэтому воздушные шары с подогревом взлетают вверх. Обратите внимание, что эта модель также предсказывает некоторые неправильные вещи, такие как все планеты вращаются вокруг Земли, называется геоцентрической теорией.То геоцентрическая космология становится первой из многих антропоцентрических вселенных, те, где особая природа человека в животном мире приводит к идее что Вселенная создана для нас или нами.

Теория большого взрыва: эволюция нашей Вселенной

Как была создана наша Вселенная? Как получилось, что это, казалось бы, бесконечное место, о котором мы знаем сегодня? И что с ним будет через века? Это вопросы, которые с незапамятных времен озадачивали философов и ученых и привели к довольно диким и интересным теориям. Сегодня ученые, астрономы и космологи сходятся во мнении, что Вселенная, какой мы ее знаем, была создана в результате мощного взрыва, который создал не только большую часть материи, но и физические законы, управляющие нашим постоянно расширяющимся космосом. Это известно как Теория большого взрыва.

В течение почти столетия этот термин использовался как учеными, так и не учеными. Это не должно вызывать удивления, учитывая, что это наиболее общепринятая теория нашего происхождения. Но что именно это означает? Как была зачата наша Вселенная в результате мощного взрыва, какие есть доказательства этого и что теория говорит о долгосрочных проекциях для нашей Вселенной?

Основы теории Большого Взрыва довольно просты.Короче говоря, гипотеза Большого взрыва утверждает, что вся нынешняя и прошлая материя во Вселенной возникла в одно и то же время, примерно 13,8 миллиарда лет назад. В это время вся материя была сжата в очень маленький шар с бесконечной плотностью и сильным нагревом, называемый Сингулярностью. Внезапно Сингулярность начала расширяться, и началась вселенная, какой мы ее знаем.

Хотя это не единственная современная теория возникновения Вселенной — например, существует Теория стационарного состояния или Теория колеблющейся Вселенной — она является наиболее широко принятой и популярной.Эта модель не только объясняет происхождение всей известной материи, законы физики и крупномасштабную структуру Вселенной, но также объясняет расширение Вселенной и широкий спектр других явлений.

Хронология теории большого взрыва

Работая в обратном направлении от текущего состояния Вселенной, ученые предположили, что она должна была возникнуть в одной точке бесконечной плотности и конечного времени, которая начала расширяться. Теория утверждает, что после первоначального расширения Вселенная достаточно остыла, чтобы стало возможным образование субатомных частиц, а затем и простых атомов.Гигантские облака этих первичных элементов позже объединились под действием силы тяжести, чтобы сформировать звезды и галактики.

Все это началось примерно 13,8 миллиарда лет назад и, таким образом, считается возрастом Вселенной. Путем проверки теоретических принципов, экспериментов с использованием ускорителей частиц и высокоэнергетических состояний, а также астрономических исследований, направленных на наблюдение глубокой Вселенной, ученые построили временную шкалу событий, начавшихся с Большого взрыва и приведших к нынешнему состоянию космической эволюции. .

Тем не менее, самые ранние времена Вселенной, продолжавшиеся приблизительно от 10 90 213 -43 90 214 до 10 90 213 -11 90 214 секунд после Большого Взрыва, являются предметом обширных спекуляций. Учитывая, что законы физики, какими мы их знаем, не могли существовать в то время, трудно понять, как могла управляться Вселенная. Более того, еще не проводились эксперименты, которые могли бы создать соответствующие виды энергии. Тем не менее, преобладает множество теорий относительно того, что произошло в этот начальный момент времени, многие из которых совместимы.

Эпоха сингулярности

Также известный как Эпоха Планка (или Эра Планка), это был самый ранний известный период Вселенной. В это время вся материя была сконденсирована в одной точке бесконечной плотности и чрезвычайно высокой температуры. Считается, что в этот период квантовые эффекты гравитации доминировали над физическими взаимодействиями и что никакие другие физические силы не были равны по силе гравитации.

Этот планковский период времени простирается от точки 0 примерно до 10 -43 секунд и назван так потому, что его можно измерить только в планковском времени. Из-за чрезвычайно высокой температуры и плотности материи состояние Вселенной было крайне нестабильным. Таким образом, он начал расширяться и охлаждаться, что привело к проявлению фундаментальных сил физики.

Примерно с 10 -43 секунды и 10 -36 Вселенная начала пересекать переходные температуры. Считается, что именно здесь фундаментальные силы, управляющие Вселенной, начали отделяться друг от друга. Первым шагом в этом было отделение силы гравитации от калибровочных сил, которые объясняют сильные и слабые ядерные взаимодействия и электромагнетизм.

Затем, с 10 -36 до 10 -32 секунд после Большого Взрыва, температура Вселенной была достаточно низкой (10 28 К), чтобы силы электромагнетизма (сильное взаимодействие) и слабые ядерные взаимодействия ( слабое взаимодействие) также смогли разделиться, образовав две различные силы.

Эпоха инфляции

С созданием первых фундаментальных сил Вселенной началась Эпоха Инфляции, продолжавшаяся от 10 -32 секунд по планковскому времени до неизвестной точки. Большинство космологических моделей предполагают, что Вселенная в этот момент была однородно заполнена высокой плотностью энергии и что невероятно высокие температуры и давление привели к быстрому расширению и охлаждению.

История Вселенной от Большого Взрыва до современной эпохи. Кредит: bicepkeck.orgЭто

Это началось в 10 -37 секунд, когда фазовый переход, вызвавший разделение сил, также привел к периоду экспоненциального роста Вселенной.Также в этот момент времени произошел бариогенез, который относится к гипотетическому событию, когда температуры были настолько высоки, что случайные движения частиц происходили с релятивистскими скоростями.

В результате этого постоянно создавались и разрушались в столкновениях пары частица-античастица всех видов, что, как считается, привело к преобладанию материи над антиматерией в современной Вселенной. После прекращения инфляции Вселенная состояла из кварк-глюонной плазмы, как и все остальные элементарные частицы. С этого момента Вселенная начала остывать, а материя сливалась и формировалась.

Эпоха охлаждения

Поскольку плотность и температура Вселенной продолжали уменьшаться, энергия каждой частицы начала уменьшаться, и фазовые переходы продолжались до тех пор, пока фундаментальные физические силы и элементарные частицы не изменились в их нынешнюю форму. Поскольку энергия частиц упала бы до значений, которые могут быть получены с помощью экспериментов по физике элементарных частиц, этот период и далее является предметом меньшего количества предположений.

Например, ученые считают, что примерно через 10 90 213 -11 90 214 секунд после Большого взрыва энергия частиц значительно снизилась. Примерно через 10 -6 секунд кварки и глюоны объединились, чтобы сформировать барионы, такие как протоны и нейтроны, а небольшой избыток кварков над антикварками привел к небольшому избытку барионов над антибарионами.

Структура эпохи

В течение последующих нескольких миллиардов лет несколько более плотные области почти равномерно распределенного вещества Вселенной начали гравитационно притягиваться друг к другу.Поэтому они становились еще плотнее, образуя газовые облака, звезды, галактики и другие астрономические структуры, которые мы регулярно наблюдаем сегодня.

Это то, что известно как Эпоха Структуры, поскольку именно в это время начала формироваться современная Вселенная. Он состоит из видимой материи, распределенной в структуры различных размеров, от звезд и планет до галактик, галактических скоплений и сверхскоплений, где материя сконцентрирована, которые разделены огромными пропастями, содержащими несколько галактик.

Детали этого процесса зависят от количества и типа материи во Вселенной: четыре предлагаемых типа — холодная темная материя, теплая темная материя, горячая темная материя и барионная материя. Однако модель лямбда-холодной темной материи (лямбда-CDM), в которой частицы темной материи двигались медленно по сравнению со скоростью света, считается стандартной моделью космологии Большого взрыва, поскольку она лучше всего соответствует имеющимся данным. .

В этой модели предполагается, что холодная темная материя составляет около 23% материи/энергии Вселенной, а барионная материя составляет около 4.6%. Лямбда относится к космологической постоянной, теории, первоначально предложенной Альбертом Эйнштейном, который пытался показать, что баланс массы и энергии во Вселенной был статичным. В данном случае она связана с Темной Энергией, которая служила для ускорения расширения Вселенной и сохранения ее крупномасштабной структуры в значительной степени однородной.

Диаграмма, показывающая вселенную Lambda-CBR, от Большого взрыва до нашей эры. Кредит: Алекс Миттельманн/Coldcreation

Долгосрочные предсказания будущего Вселенной

Гипотеза о том, что Вселенная имела начальную точку, естественно, порождает вопросы о возможной конечной точке.Если Вселенная началась как крошечная точка бесконечной плотности, которая начала расширяться, означает ли это, что она будет продолжать расширяться бесконечно? Или однажды его расширяющая сила иссякнет, и он начнет отступать внутрь, пока вся материя не сожмется обратно в крошечный шарик?

Ответ на этот вопрос был в центре внимания космологов с тех пор, как начались споры о том, какая модель Вселенной является правильной. С принятием теории Большого взрыва, но до наблюдения темной энергии в 1990-х годах, космологи пришли к соглашению о двух сценариях как о наиболее вероятных исходах для нашей Вселенной.

В первом сценарии, широко известном как «Большое сжатие», Вселенная достигнет максимального размера, а затем начнет сжиматься сама в себя. Это будет возможно только в том случае, если плотность массы Вселенной больше критической плотности. Другими словами, пока плотность материи остается на уровне или выше определенного значения (1-3 × 10 90 213 -26 90 214 кг материи на м³), Вселенная в конечном итоге будет сжиматься.

В качестве альтернативы, если бы плотность во Вселенной была равна или ниже критической плотности, расширение замедлилось бы, но никогда не остановилось бы.В этом сценарии, известном как «Большое замораживание», Вселенная будет продолжаться до тех пор, пока звездообразование в конце концов не прекратится с потреблением всего межзвездного газа в каждой галактике. Тем временем все существующие звезды сгорят и станут белыми карликами, нейтронными звездами и черными дырами.

Очень постепенно столкновения между этими черными дырами приведут к накоплению массы в все более и более крупные черные дыры. Средняя температура Вселенной приблизилась бы к абсолютному нулю, а черные дыры испарились бы после испускания последнего излучения Хокинга.Наконец, энтропия Вселенной увеличилась бы до такой степени, что из нее нельзя было бы извлечь никакую организованную форму энергии (сценарий, известный как «тепловая смерть»).

Современные наблюдения, включающие существование Темной Энергии и ее влияние на космическое расширение, привели к выводу, что все большая и большая часть видимой в настоящее время Вселенной будет выходить за наш горизонт событий (т.е. реликтовое излучение, край того, что мы можем видеть). ) и становятся невидимыми для нас. Конечный результат этого в настоящее время неизвестен, но «тепловая смерть» также считается вероятной конечной точкой в ​​этом сценарии.

Другие объяснения темной энергии, называемые теориями фантомной энергии, предполагают, что в конечном итоге скопления галактик, звезды, планеты, атомы, ядра и сама материя будут разорваны на части постоянно увеличивающимся расширением. Этот сценарий известен как «Большой разрыв», в котором расширение самой Вселенной в конечном итоге приведет к ее гибели.

История теории большого взрыва

Самые ранние признаки Большого взрыва появились в результате наблюдений в дальнем космосе, проведенных в начале 20-го века.В 1912 году американский астроном Весто Слайфер провел серию наблюдений за спиральными галактиками (которые считались туманностями) и измерил их красное доплеровское смещение. Почти во всех случаях спиральные галактики удалялись от нас.

В 1922 году русский космолог Александр Фридман разработал так называемые уравнения Фридмана, которые были получены из уравнений Эйнштейна для общей теории относительности. Вопреки тому, что в то время Эйнштейн отстаивал свою космологическую постоянную, работа Фридмана показала, что Вселенная, вероятно, находится в состоянии расширения.

В 1924 году измерение Эдвином Хабблом большого расстояния до ближайшей спиральной туманности показало, что эти системы действительно были другими галактиками. В то же время Хаббл начал разработку серии индикаторов расстояния, используя 100-дюймовый (2,5 м) телескоп Хукера в обсерватории Маунт-Вилсон. А к 1929 году Хаббл обнаружил корреляцию между расстоянием и скоростью разбегания, которая теперь известна как закон Хаббла.

А затем, в 1927 году, Жорж Леметр, бельгийский физик и римско-католический священник, независимо получил те же результаты, что и уравнения Фридмана, и предположил, что предполагаемое удаление галактик связано с расширением Вселенной.В 1931 году он пошел дальше, предположив, что нынешнее расширение Вселенной означает, что чем раньше отец ушел в прошлое, тем меньше будет Вселенная. Он утверждал, что в какой-то момент в прошлом вся масса Вселенной должна была быть сосредоточена в одной точке, из которой возникла сама ткань пространства и времени.

Эти открытия вызвали споры между физиками на протяжении 1920-х и 30-х годов, причем большинство из них выступало за то, чтобы Вселенная находилась в устойчивом состоянии.В этой модели по мере расширения Вселенной постоянно создается новая материя, что позволяет сохранять однородность и плотность материи с течением времени. Среди этих ученых идея Большого взрыва казалась скорее теологической, чем научной, и против Леметра выдвигались обвинения в предвзятости на основании его религиозного происхождения.

В это время также отстаивались и другие теории, такие как модель Милна и модель Осцилляторной Вселенной. Обе эти теории были основаны на общей теории относительности Эйнштейна (последняя была поддержана самим Эйнштейном) и утверждали, что Вселенная следует бесконечным или неопределенным самоподдерживающимся циклам.

После Второй мировой войны споры достигли апогея между сторонниками модели стационарного состояния (которая была формализована астрономом Фредом Хойлом) и сторонниками теории Большого взрыва, популярность которой росла. По иронии судьбы именно Хойл придумал фразу «Большой взрыв» во время радиопередачи Би-би-си в марте 1949 года, которую некоторые считали уничижительным увольнением (что Хойл отрицал).

В конце концов, данные наблюдений стали отдавать предпочтение Большому взрыву, а не устойчивому состоянию.Открытие и подтверждение космического микроволнового фонового излучения в 1965 году закрепило за Большим взрывом статус лучшей теории происхождения и эволюции Вселенной. С конца 60-х до 1990-х астрономы и космологи представили еще более убедительные аргументы в пользу Большого взрыва, решив поднятые им теоретические проблемы.

К ним относятся документы, представленные Стивеном Хокингом и другими физиками, которые показали, что сингулярности были неизбежным начальным условием общей теории относительности и космологической модели Большого взрыва. В 1981 году физик Алан Гут выдвинул теорию о периоде быстрого космического расширения (также известном как «Эпоха «инфляции»), который решил другие теоретические проблемы.

В 1990-х годах темная энергия также стала попыткой решить нерешенные проблемы космологии. В дополнение к объяснению недостающей массы Вселенной (наряду с темной материей, первоначально предложенной в 1932 году Яном Оортом), он также дал объяснение того, почему Вселенная все еще ускоряется, а также предложил решение космологической теории Эйнштейна. Постоянный.

Значительный прогресс был достигнут благодаря достижениям в области телескопов, спутников и компьютерного моделирования, которые позволили астрономам и космологам увидеть больше Вселенной и лучше понять ее истинный возраст. Внедрение космических телескопов, таких как космический исследователь фона (COBE), космический телескоп Хаббла, микроволновый зонд анизотропии Уилкинсона (WMAP) и обсерватория Планка, также имело неизмеримое значение.

Сегодня у космологов есть достаточно точные и точные измерения многих параметров модели Теории Большого Взрыва, не говоря уже о возрасте самой Вселенной.А началось все с отмеченного наблюдения, что массивные звездные объекты, удаленные на много световых лет, медленно удаляются от нас. И хотя мы до сих пор не уверены, чем все это закончится, мы знаем, что в космологическом масштабе этого не будет в течение долгого, ДОЛГОго времени!

Дополнительные ресурсы по теории большого взрыва

У нас есть много интересных статей о Большом Взрыве здесь, во Вселенной Сегодня. Например, вот «Что свидетельствует о Большом взрыве?», «Что было до Большого взрыва?», «Новая теория о сотворении Вселенной» и «Что такое космическое фоновое излучение?».

Для получения дополнительной информации посетите страницу НАСА о теории большого взрыва.

Оставить комментарий