Kosmologie

Kosmologie ( kosmos + logos ) je odvětví astronomie , které studuje vlastnosti a vývoj vesmíru jako celku. Matematika , fyzika a astronomie tvoří základ této disciplíny .

Historie kosmologie

Rané formy kosmologie byly náboženské mýty o stvoření ( kosmogonie ) a zničení ( eschatologie ) existujícího světa.

Čína

Archeologické nálezy nám umožňují tvrdit, že krunýř suchozemské želvy , jejíž štíty rozdělují rovinu země na čtverce, by mohl být považován za prototyp kosmu.

V nejstarším z textologicky prezentovaných modelů čínské kosmologie se věřilo, že Země je pokryta nebem jako baldachýn na voze a tento baldachýn se otáčí v horizontální rovině jako deštník (takzvaný gaitian蓋天model, nazývaný také Zhoubi  - podle názvu matematického pojednání, popisujícího výpočty podle tohoto modelu). V polovině dynastie Han byl tento model zpochybněn astronomickými pozorováními. Byla nahrazena myšlenkou kulovitosti vesmíru obklopujícího Zemi ( model huntian浑天). OK. 180 našeho letopočtu E. Cai Yong také zmiňuje třetí model, xuanye宣夜, ale v jeho době o něm nejsou žádné informace.

Evropský starověk

Někteří starověcí řečtí vědci podporovali geocentrický systém světa , podle kterého je ve středu vesmíru nehybná kulovitá Země, kolem které se točí pět planet, Slunce a Měsíc . Heliocentrický systém světa navržený Aristarchem ze Samosu zjevně nezískal podporu většiny starověkých řeckých astronomů.

Svět byl považován za omezený sférou stálic [1] . Někdy byla přidána další koule, zodpovědná za precesi . Předmětem sporu byla otázka, co je mimo svět: peripatetici po Aristotelovi věřili, že mimo svět není nic (ani hmota, ani prostor), stoikové věřili, že existuje nekonečný prázdný prostor, atomisté ( Leucippus , Democritus , Metrodorus , Epicurus , Lucretius ) věřili, že mimo náš svět existují i ​​jiné světy. Pohledy na Heraclid Pontus stojí stranou , podle kterého hvězdy jsou vzdálené světy, včetně země a vzduchu; on, stejně jako atomisté, věřil, že vesmír je nekonečný. Na konci starověku se objevilo náboženské a mystické učení hermetismu , podle kterého mimo svět může existovat oblast nehmotných bytostí - duchů [2] .

Mnoho předsokratiků věřilo, že pohyb svítidel byl řízen obřím vírem, který dal vzniknout vesmíru. Po Aristotelovi však většina starověkých astronomů věřila, že planety jsou ve svém pohybu neseny hmotnými sférami, sestávajícími ze zvláštního nebeského prvku - éteru , jehož vlastnosti nemají nic společného s prvky země, vody, vzduchu a ohně , které tvoří do „sublunárního světa“. Byl rozšířený názor na božskou povahu nebeských sfér nebo svítidel, jejich animaci.

Středověk

Ve středověku dominovala astronomii a filozofii v křesťanských i muslimských zemích Aristotelova kosmologie doplněná ptolemaiovskou teorií pohybu planet spolu s myšlenkou hmotných nebeských sfér. Někteří filozofové XIII-XIV století. věřil, že nekonečně všemohoucí Bůh může stvořit kromě našeho i jiné světy [3] [4] ; tato možnost však byla považována za čistě hypotetickou: ačkoli Bůh mohl stvořit jiné světy, neudělal to. Někteří filozofové (například Thomas Bradwardine a Nicholas Orem ) věřili, že mimo náš svět existuje nekonečný prostor, který slouží jako příbytek Boha (modifikace kosmologie hermetistů, kteří také považovali mimosvětový prostor za příbuzný do duchovní sféry [5] ).

Renesance

Inovativním charakterem je kosmologie Mikuláše z Cusy , uvedená v pojednání O učené nevědomosti . Přijal hmotnou jednotu Vesmíru a Zemi považoval za jednu z planet, které se také pohybují; nebeská tělesa jsou obydlena, stejně jako naše Země, a každý pozorovatel ve Vesmíru se stejným rozumem se může považovat za nehybného. Podle jeho názoru je Vesmír neomezený, ale konečný, protože nekonečnost může být charakteristická pouze pro Boha samotného. V Cusanu je přitom zachováno mnoho prvků středověké kosmologie, včetně víry v existenci nebeských sfér, včetně té vnější - sféry stálic. Tyto „koule“ však nejsou absolutně kulaté, jejich rotace není stejnoměrná, osy rotace nezabírají pevnou polohu v prostoru. V důsledku toho svět nemá absolutní střed a jasnou hranici (pravděpodobně právě v tomto smyslu je třeba chápat Kuzanzovu tezi o nekonečnosti Vesmíru) [6] .

První polovina 16. století byla poznamenána vznikem nového, heliocentrického systému světa Mikulášem Koperníkem. Koperník umístil Slunce do středu světa, kolem kterého obíhají planety (včetně Země, která se také otáčela kolem své osy). Koperník stále považoval vesmír za omezenou sféru stálic; zjevně si zachoval víru v existenci nebeských sfér [7] .

Modifikací Koperníkova systému byl systém Thomase Diggese , ve kterém se hvězdy nenacházejí na stejné sféře, ale v různých vzdálenostech od Země do nekonečna. Někteří filozofové ( Francesco Patrici , Jan z Essenu ) si z Koperníkova učení vypůjčili pouze jeden prvek – rotaci Země kolem své osy, a to i s ohledem na hvězdy rozptýlené ve Vesmíru do nekonečna. Názory těchto myslitelů nesou stopy vlivu hermetismu, neboť oblast Vesmíru mimo sluneční soustavu považovali za nehmotný svět, obydlí Boha a andělů [8] [9] [10]. .

Rozhodující krok od heliocentrismu k nekonečnému vesmíru, rovnoměrně zaplněnému hvězdami, učinil italský filozof Giordano Bruno . Podle Bruna by při pohledu ze všech bodů měl vesmír vypadat zhruba stejně. Ze všech myslitelů moderní doby byl první, kdo navrhl, že hvězdy jsou vzdálená slunce a že fyzikální zákony jsou stejné v celém nekonečném a neohraničeném prostoru [11] . Na konci 16. století hájil nekonečnost vesmíru také William Gilbert . V polovině - druhé polovině 17. století Brunovy názory podporovali René Descartes , Otto von Guericke a Christian Huygens .


Vzestup moderní kosmologie

Vznik moderní kosmologie je spojen s rozvojem Einsteinovy ​​obecné teorie relativity (GR) a částicové fyziky ve 20. století . Einstein publikoval první studii na toto téma založenou na obecné teorii relativity v roce 1917 pod názvem Kosmologické úvahy k obecné teorii relativity. V něm zavedl 3 předpoklady: Vesmír je homogenní, izotropní a stacionární. Aby Einstein splnil druhý požadavek, zavedl do rovnic gravitačního pole další „ kosmologický termín “ . Řešení, které obdržel, znamenalo, že vesmír má konečný objem (uzavřený) a kladné zakřivení .

V roce 1922 A. A. Fridman navrhl nestacionární řešení Einsteinovy ​​rovnice , ve které se izotropní vesmír rozpínal z počáteční singularity . Objev kosmologického rudého posuvu galaxií v roce 1929 E. Hubblem potvrdil teorii nestacionárního vesmíru . Tak vznikla dnes všeobecně přijímaná teorie velkého třesku .

Age of the Universe

Stáří vesmíru je doba od Velkého třesku . Podle moderních vědeckých údajů ( výsledky WMAP 9) je to 13,830 ± 0,075 miliardy let [12] . Nová data z výkonného satelitního dalekohledu Planck Evropské vesmírné agentury ukazují stáří vesmíru na 13,798 ± 0,037 miliardy let (68% interval spolehlivosti ) [13] [14] [15] .

Moderní odhad stáří vesmíru je založen na jednom z nejběžnějších modelů vesmíru, tzv. standardním kosmologickém modelu ΛCDM .

Hlavní fáze vývoje vesmíru

Velký význam pro určení stáří vesmíru má periodizace hlavních procesů probíhajících ve vesmíru. V současné době je přijímána následující periodizace [16] :

Důležitým mezníkem v historii vývoje Vesmíru v této éře je éra rekombinace , kdy se hmota rozpínajícího se vesmíru stala transparentní pro záření. Podle moderních představ se tak stalo 380 tisíc let po velkém třesku. V současnosti můžeme toto záření pozorovat ve formě reliktního pozadí , což je nejdůležitější experimentální potvrzení existujících modelů vesmíru.

"Planck"

„ Planck “ je kosmická loď Evropské kosmické agentury (ESA), která byla navržena ke studiu variací v kosmickém mikrovlnném pozadí – kosmického mikrovlnného záření na pozadí vzniklého v důsledku velkého třesku v době zrodu vesmíru .

Informace shromážděné Planckem umožnily vědcům sestavit dosud nejpodrobnější mapu teplotních výkyvů v distribuci mikrovlnného záření na nebeské sféře. Dříve byla podobná mapa vytvořena pomocí dat WMAP NASA , ale její rozlišení bylo horší než data získaná Planckem.

Planck data ukázala, že rozložení teploty CMB přes nebeskou sféru odpovídá zcela náhodným fluktuacím s normální distribucí . Parametry funkce popisující naměřené rozdělení jsou v souladu s modelem Vesmíru, který se skládá z:

Mimo jiné parametry se určují z "Planckových" dat (na základě modelu ΛCDM , tedy Friedmannova kosmologického modelu s termínem Λ a studená temná hmota anglicky  Cold Dark Matter )

WMAP

WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) je kosmická sonda NASA navržená ke studiu kosmického mikrovlnného záření na pozadí vytvořeného v důsledku velkého třesku v době zrodu vesmíru .

Informace shromážděné WMAP umožnily vědcům sestavit dosud nejpodrobnější mapu teplotních výkyvů v distribuci mikrovlnného záření na nebeské sféře. Dříve byla podobná mapa vytvořena pomocí dat NASA COBE , ale její rozlišení bylo výrazně - 35krát - horší než data získaná WMAP.

Data WMAP ukázala, že rozložení teploty CMB na nebeské sféře odpovídá zcela náhodným fluktuacím s normálním rozložením . Parametry funkce popisující naměřené rozdělení jsou v souladu s modelem Vesmíru, který se skládá z:

Data WMAP naznačují, že temná hmota je studená (to znamená, že se skládá z těžkých částic a nikoli z neutrin nebo jiných lehkých částic). Jinak by částice světla pohybující se relativistickými rychlostmi rozmazaly malé fluktuace hustoty v raném vesmíru.

Mimo jiné parametry jsou z dat WMAP určeny (na základě modelu ΛCDM , tedy Friedmannova kosmologického modelu s termínem Λ a studená temná hmota anglicky  Cold Dark Matter ) [17] :

Na základě recenze Planck TT, TE, EE+čočky+BAO+JLA+H0

Poznámky

  1. ↑ Furley, 1981 .
  2. ↑ Gatti, 1999 , str. 103.
  3. ↑ McColley, 1936 .
  4. ↑ Grant, 1994 .
  5. ↑ O vlivu hermetické literatury na Bradwardina viz Grant, 1969 .
  6. ↑ Koire, 2001 , str. 2-17 a zejména str. čtrnáct.
  7. ↑ Barker, 1990 .
  8. ↑ Koire, 2001 .
  9. ↑ Gatti, 1999 , str. 105-106.
  10. ↑ Granada, 2008 .
  11. ↑ Koire, 2001 , str. 31-45.
  12. ↑ Kosmologické parametry  WMAP . NASA . Goddard Space Flight Center. Získáno 22. března 2013. Archivováno z originálu 22. března 2013.
  13. ↑ Č. 7-2013 : PLANCK ODHALUJE TÉMĚŘ DOKONALÝ VESMÍR  . Získáno 13. července 2015. Archivováno z originálu 6. října 2014.
  14. ↑ Planck Collaboration. Výsledky Planck 2013. XVI. Kosmologické parametry  (anglicky)  // ArXiv/astro-ph. - 2013. - . - arXiv : 1303.5076 .
  15. ↑ PAR Ade a kol . (Planck Collaboration). Výsledky Planck 2013. I. Přehled produktů a vědeckých výsledků  (anglicky)  // Astronomy and Astrophysics  : journal. - 2013. - 22. března ( sv. 1303 ). — S. 5062 . - doi : 10.1051/0004-6361/201321529 . - . - arXiv : 1303.5062 . Archivováno z originálu 23. března 2013. Archivovaná kopie (nedostupný odkaz) . Získáno 13. července 2015. Archivováno z originálu 13. srpna 2016. 
  16. ↑ Stručná historie vesmíru . Archivováno z originálu 30. září 2008.
  17. ↑ D. N. Spergel, R. Bean, O. Dore a kol. Wilkinsonova mikrovlnná anizotropní sonda (WMAP) Tříleté výsledky: Důsledky pro kosmologii. Astrofyzika, abstrakt astro-ph/0603449 . Získáno 6. července 2020. Archivováno z originálu dne 21. června 2020.

Literatura

V Rusku

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
 Kosmologie
Základní pojmy a objekty
Historie vesmíru
Struktura vesmíru
Teoretické pojmy
Experimenty
Portál: Astronomie