Kozmológia

A kozmológia ( kozmosz + logosz ) a csillagászat egyik ága , amely a világegyetem egészének tulajdonságait és fejlődését vizsgálja. A matematika , a fizika és a csillagászat képezik ennek a tudományágnak az alapját .

A kozmológia története

A kozmológia korai formái vallási mítoszok voltak a létező világ teremtéséről ( kozmogónia ) és pusztulásáról ( eszkatológia ).

Kína

A régészeti leletek alapján kijelenthetjük, hogy egy szárazföldi teknős páncélja , amelynek pajzsai négyzetekre osztják a Föld síkját, a kozmosz prototípusának tekinthető.

A kínai kozmológia szövegtanilag bemutatott modelljei közül a legkorábban azt hitték, hogy a Földet az égbolt borítja, mint egy szekér lombkorona , és ez a lombkorona vízszintes síkban forog, mint egy esernyő (az ún . gaitian蓋天modell, más néven Zhoubi  - egy matematikai értekezés neve után, amely az e modell szerinti számításokat írja le). A Han-dinasztia közepén ezt a modellt csillagászati ​​megfigyelések támadták meg. Felváltotta a Földet körülvevő kozmosz gömbölyűségének ötlete ( huntan浑天 modell). RENDBEN. Kr.u. 180 e. Cai Yong megemlít egy harmadik modellt is, a xuanye宣夜-t, de erről az ő idejére nincs információ.

európai ókor

Egyes ókori görög tudósok támogatták a világ geocentrikus rendszerét, amely szerint az Univerzum középpontjában egy mozdulatlan gömb alakú Föld található, amely körül öt bolygó, a Nap és a Hold kering . A szamoszi Arisztarchosz által javasolt heliocentrikus rendszer nyilvánvalóan nem kapott támogatást a legtöbb ókori görög csillagásztól.

A világot az állócsillagok szférája korlátozta [1] . Néha hozzáadtak egy másik gömböt, amely a precesszióért felelős . A vita tárgya az volt, hogy mi van a világon kívül: a peripatetikusok Arisztotelész nyomán azt hitték, hogy a világon kívül nincs semmi (sem anyag, sem tér), a sztoikusok azt hitték, hogy van egy végtelen üres tér, az atomisták ( Leukipposz ) , Démokritosz , Metrodorosz , Epikurosz , Lucretius ) úgy gondolta, hogy a mi világunkon kívül vannak más világok is. Heraclid Pontus nézetei elkülönülnek egymástól , miszerint a csillagok távoli világok, beleértve a földet és a levegőt; az atomistákhoz hasonlóan ő is végtelennek hitte az univerzumot. Az ókor végén megjelent a hermeticizmus vallási és misztikus tanítása , amely szerint a világon kívül létezhet a nem anyagi lények - szellemek - területe [2] .

Sok preszókratikus úgy gondolta, hogy a világítótestek mozgását egy óriási forgószél irányítja, amely az univerzumot hozta létre. Arisztotelész után azonban a legtöbb ókori csillagász úgy gondolta, hogy a bolygókat anyagi szférák hordozzák mozgásuk során, amelyek egy különleges égi elemből – éterből – állnak, amelynek tulajdonságainak semmi köze a föld, a víz, a levegő és a tűz elemeihez . fel a „holdalatti világban”. Széles körben elterjedt a vélemény az égi szférák vagy világítótestek isteni természetéről, animációjukról.

Középkor

A középkorban a csillagászatot és a filozófiát mind a keresztény, mind a muszlim országokban Arisztotelész kozmológiája uralta , kiegészítve a bolygók mozgásának ptolemaioszi elméletével, valamint az anyagi égi szférák gondolatával. Néhány filozófus a XIII-XIV. hitt abban, hogy a végtelenül mindenható Isten a miénken kívül más világokat is teremthet [3] [4] ; ezt a lehetőséget azonban pusztán hipotetikusnak tekintették: bár Isten teremthetett más világokat is, nem tette. Egyes filozófusok (például Thomas Bradwardine és Nicholas Orem ) úgy vélték, hogy a világunkon túl van egy végtelen tér, amely Isten lakhelyéül szolgál (a hermetikusok kozmológiájának módosítása, akik a világon kívüli teret is rokonnak tekintették a spirituális szférába [5] ).

Reneszánsz

Újító jellege Kusai Miklós kozmológiája , amely a tanult tudatlanságról című értekezésben szerepel . Felvállalta az Univerzum anyagi egységét, és a Földet az egyik bolygónak tekintette, amely szintén mozgó; az égitestek lakottak, csakúgy, mint a Földünk, és az Univerzumban minden megfigyelő azonos okkal tekintheti magát mozdulatlannak. Véleménye szerint az Univerzum korlátlan, de véges, hiszen a végtelenség csak Istenre lehet jellemző. Ugyanakkor a középkori kozmológia számos elemét megőrzik Cusanban, beleértve az égi szférák létezésében való hitet, beleértve a külsőt - az állócsillagok szféráját. Ezek a „gömbök” azonban nem abszolút kerekek, forgásuk nem egyenletes, a forgástengelyek nem foglalnak el fix pozíciót a térben. Ennek eredményeként a világnak nincs abszolút középpontja és egyértelmű határa (valószínűleg ebben az értelemben kell érteni Kuzanz tézisét az Univerzum végtelenségéről) [6] .

A 16. század első felét a világ új, heliocentrikus rendszerének megjelenése jellemezte Nicolaus Kopernikusz által. Kopernikusz a Napot helyezte a világ középpontjába, amely körül a bolygók keringtek (köztük a Föld is, amely szintén a tengelye körül forgott). Kopernikusz a világegyetemet továbbra is állócsillagok korlátozott szférájának tekintette; láthatóan megőrizte hitét az égi szférák létezésében [7] .

A kopernikuszi rendszer egy módosítása a Thomas Digges rendszer volt , amelyben a csillagok nem ugyanazon a gömbön, hanem a Földtől a végtelenig különböző távolságokra helyezkednek el. Egyes filozófusok ( Francesco Patrici , Jan of Essen ) Kopernikusz tanításának egyetlen elemét - a Föld tengelye körüli forgását - kölcsönözték, figyelembe véve az Univerzumban a végtelenségig szétszórt csillagokat is. Ezeknek a gondolkodóknak a nézetei a hermetika hatásának nyomait viselik, hiszen az Univerzum Naprendszeren kívüli régióját a nem anyagi világnak, Isten és az angyalok élőhelyének tekintették [8] [9] [10] .

Giordano Bruno olasz filozófus döntő lépést tett a heliocentrizmustól a végtelen , egyenletesen csillagokkal teli univerzum felé . Bruno szerint minden pontról nézve az univerzumnak nagyjából ugyanúgy kell kinéznie. A modern idők összes gondolkodója közül ő volt az első, aki felvetette, hogy a csillagok távoli napok, és hogy a fizikai törvények ugyanazok minden végtelen és határtalan térben [11] . A 16. század végén William Gilbert is megvédte a világegyetem végtelenségét . A 17. század közepén-második felében Bruno nézeteit Rene Descartes , Otto von Guericke és Christian Huygens támogatta .

A modern kozmológia felemelkedése

A modern kozmológia megjelenése Einstein általános relativitáselméletének (GR) és a részecskefizikának a 20. századi fejlődéséhez kapcsolódik . Einstein 1917 -ben publikálta az általános relativitáselméletre alapozott első tanulmányt erről a témáról Kozmológiai megfontolások az általános relativitáselmélethez címmel. Ebben 3 feltevést vezetett be: az Univerzum homogén, izotróp és stacionárius. Ez utóbbi követelménynek való megfelelés érdekében Einstein egy további " kozmológiai kifejezést " vezetett be a gravitációs téregyenletekbe . A kapott megoldás azt jelentette, hogy az Univerzumnak véges térfogata (zárt) és pozitív görbülete van .

1922 -ben A. A. Fridman egy nem stacionárius megoldást javasolt az Einstein-egyenletre , amelyben az izotróp Univerzum kezdeti szingularitásból tágul . A galaxisok kozmológiai vöröseltolódásának felfedezése 1929-ben E. Hubble által megerősítette a nem álló univerzum elméletét . Így jött létre az ősrobbanás ma már általánosan elfogadott elmélete .

Age of the Universe

A világegyetem kora az Ősrobbanás óta eltelt idő . A modern tudományos adatok szerint ( WMAP 9 eredmények) 13,830 ± 0,075 milliárd év [12] . Az Európai Űrügynökség nagy teljesítményű Planck műholdas teleszkópjának új adatai szerint a világegyetem életkora 13,798 ± 0,037 milliárd év (68%-os konfidencia intervallum ) [13] [14] [15] .

Az Univerzum korának modern becslése az Univerzum egyik leggyakoribb modelljén, az úgynevezett standard kozmológiai ΛCDM modellen alapul .

A világegyetem fejlődésének főbb állomásai

Az Univerzum korának meghatározása szempontjából nagy jelentősége van az Univerzumban lezajló fő folyamatok periodizációjának. Jelenleg a következő periodizálás elfogadott [16] :

• A legkorábbi korszak, amelyről elméleti találgatások léteznek, a Planck-idő ( 10-43 másodperccel az ősrobbanás után ) . Ekkor a gravitációs kölcsönhatás elvált a többi alapvető kölcsönhatástól . A modern elképzelések szerint a kvantumkozmológia e korszaka körülbelül 10–11 másodpercig tartott az Ősrobbanás után.
• A következő korszakot a kvarkok eredeti részecskéinek megszületése és a kölcsönhatástípusok szétválása jellemzi. Ez a korszak az Ősrobbanás utáni 10–2 másodpercig tartott. Jelenleg már van lehetőség ennek az időszaknak a folyamatainak kellően részletes fizikai leírására.
• A standard kozmológia modern korszaka 0,01 másodperccel az ősrobbanás után kezdődött és a mai napig tart. Ebben az időszakban keletkeztek az elsődleges elemek magjai, csillagok, galaxisok és a Naprendszer .

Az Univerzum fejlődésének történetében ebben a korszakban fontos mérföldkő a rekombináció korszaka , amikor a táguló Univerzum anyaga átlátszóvá vált a sugárzás számára. A modern elképzelések szerint ez 380 ezer évvel az Ősrobbanás után történt. Jelenleg ezt a sugárzást relikvia háttér formájában figyelhetjük meg , amely a világegyetem létező modelljeinek legfontosabb kísérleti megerősítése.

"Planck"

A " Planck " az Európai Űrügynökség (ESA) űrszondája , amelyet a kozmikus mikrohullámú háttér – az Univerzum születése idején az Ősrobbanás eredményeként létrejött kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás – változásainak tanulmányozására terveztek .

A Planck által összegyűjtött információk lehetővé tették a tudósok számára, hogy elkészítsék az égi szférán a mikrohullámú sugárzás eloszlásának eddigi legrészletesebb térképét a hőmérséklet-ingadozásokról. Korábban egy hasonló térképet készítettek a NASA WMAP adatainak felhasználásával , de a felbontása gyengébb volt, mint a Planck által szerzett adatok.

A Planck-adatok azt mutatták, hogy a CMB hőmérséklet-eloszlása ​​az égi szférán teljesen véletlenszerű, normális eloszlású ingadozásoknak felel meg . A mért eloszlást leíró függvény paraméterei összhangban vannak az Univerzum modelljével, amely a következőkből áll:

• a közönséges anyagok 4,9%-a,
• 26,8%-a az úgynevezett sötét anyagból (esetleg hipotetikus nehéz szuperszimmetrikus részecskékből ) és
• A még titokzatosabb sötét energia 68,3%-a okozza az univerzum felgyorsult tágulását.

Többek között a "Planck" adatok meghatározása történik (a ΛCDM modell, azaz a Friedmann kozmológiai modell Λ kifejezéssel és hideg sötét anyag angol  Cold Dark Matter alapján )

• az Univerzum kora : (13,787±0,020)⋅10 9 év;
• Hubble állandó : 67,66±0,42 km/s/ Mpc ;
• jelenlegi barionsűrűség : ( 0,02242 ±0,00014)⋅10 −7 cm −3 ;
• hideg sötét anyag sűrűsége: 0,11933±0,00091
• a reionizáció miatti Thomson-szórás optikai vastagsága: 0,0561±0,0071
• görbületi zavaró teljesítményspektrum: 3,047±0,014
• skaláris spektrális index: 0,9665±0,0038
• sötét energia sűrűsége: 0,6889±0,0056
• anyagsűrűség: 0,3111±0,0056
• sűrűségingadozások 8 óra −1 Mpc-nél: 0,825±0,011
• kísérő hanghorizont mérete z = z-nél * (Mpc): 144,57±0,22
• 100× hanghorizont szögskála az utolsó szórásnál: 1,04119±0,00029
• vöröseltolódás barionos ellenállás optikai mélységgel = 1: 1060,01±0,29
• kísérő hanghorizont mérete z = z impedanciánál : 147,21±0,23

WMAP

A WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) egy NASA űrszonda , amelyet az Univerzum születése idején az Ősrobbanás eredményeként létrejövő kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás tanulmányozására terveztek .

A WMAP által gyűjtött információk lehetővé tették a tudósok számára, hogy elkészítsék az égi szférán a mikrohullámú sugárzás eloszlásának eddigi legrészletesebb térképét a hőmérséklet-ingadozásokról. Korábban egy hasonló térképet készítettek a NASA COBE adatai alapján , de felbontása jelentősen - 35-ször - alacsonyabb volt, mint a WMAP által nyert adatoké.

A WMAP adatok azt mutatták, hogy a CMB hőmérséklet-eloszlása ​​az égi szférában teljesen véletlenszerű, normális eloszlású ingadozásoknak felel meg . A mért eloszlást leíró függvény paraméterei összhangban vannak az Univerzum modelljével, amely a következőkből áll:

• a közönséges anyagok 4%-a,
• 23%-a az úgynevezett sötét anyagból (esetleg hipotetikus nehéz szuperszimmetrikus részecskékből ) és
• A még titokzatosabb sötét energia 73%-a okozza az univerzum felgyorsult tágulását.

A WMAP adatok azt sugallják, hogy a sötét anyag hideg (vagyis nehéz részecskékből áll, és nem neutrínókból vagy más könnyű részecskékből). Ellenkező esetben a relativisztikus sebességgel mozgó fényrészecskék elmosnák a kis sűrűségingadozásokat a korai univerzumban.

Többek között a WMAP adatokból határozzák meg (a ΛCDM modell, azaz a Friedmann kozmológiai modell Λ -taggal és hideg sötét anyag angol  Cold Dark Matter alapján ) [17] :

• az Univerzum kora : (13,73 ± 0,12)⋅10 9 év;
• Hubble-állandó : 71 ± 4 km/s/ Mpc ;
• árambarionsűrűség : (2,5 ± 0,1) ⋅10 −7 cm −3 ;
• az Univerzum lapossági paramétere (a teljes sűrűség és a kritikus sűrűség aránya ): 1,02 ± 0,02;
• mindhárom típusú neutrínó össztömege : <0,7 eV.

Planck TT, TE, EE+lencse+BAO+JLA+H0 értékelés alapján

• 100 θ MC = 1,04077 ± 0,00032
• Ω b h 2 = 0,02225 ± 0,00016
• Ω c h 2 = 0,1198 ± 0,0015
• τ=0,079 ± 0,017
• ln(10 10 As)=3,094 ± 0,034
• ns = 0,9645 ± 0,0049
• H0 = 67,27 ± 0,66
• Ω m =0,3089 ± 0,0062
• Ω Λ = 0,6911 ± 0,0062
• Σmv [ eV ]< 0,17
• Ωk = 0,0008 -0,0039 +0,0040
• w= -1,019 -0,08 +0,075

Jegyzetek

1. ↑ Furley, 1981 .
2. ↑ Gatti, 1999 , p. 103.
3. ↑ McColley, 1936 .
4. ↑ Grant, 1994 .
5. ↑ A hermetikus irodalom Bradwardine-ra gyakorolt ​​hatásáról lásd Grant, 1969 .
6. ↑ Koire, 2001 , p. 2-17 és különösen p. tizennégy.
7. ↑ Barker, 1990 .
8. ↑ Koire, 2001 .
9. ↑ Gatti, 1999 , p. 105-106.
10. ↑ Granada, 2008 .
11. ↑ Koire, 2001 , p. 31-45.
12. ↑ WMAP kozmológiai paraméterek  . NASA . Goddard Űrrepülési Központ. Letöltve: 2013. március 22. Az eredetiből archiválva : 2013. március 22..
13. ↑ N° 7-2013 : A PLANCK EGY SZINTE TÖKÉLETES  UNIVERZUMOT FELTÁRNAK . Letöltve: 2015. július 13. Az eredetiből archiválva : 2014. október 6..
14. ↑ Planck együttműködés. Planck 2013 eredményei. XVI. Kozmológiai paraméterek  (angol)  // ArXiv/astro-ph. - 2013. - . - arXiv : 1303.5076 .
15. ↑ PAR Ade et al . (Planck Collaboration). Planck 2013 eredményei. I. Termékek és tudományos eredmények áttekintése  (angol)  // Astronomy and Astrophysics  : Journal. - 2013. - március 22. ( 1303. köt. ). — 5062. o . - doi : 10.1051/0004-6361/201321529 . - . - arXiv : 1303.5062 . Archiválva az eredetiből 2013. március 23-án. Archivált másolat (nem elérhető link) . Letöltve: 2015. július 13. Az eredetiből archiválva : 2016. augusztus 13.. (határozatlan) 
16. ↑ Az Univerzum rövid története . Az eredetiből archiválva : 2008. szeptember 30. (határozatlan)
17. ↑ D. N. Spergel, R. Bean, O. Dore et al. Wilkinson mikrohullámú anizotrópia szonda (WMAP) három év eredményei: kozmológiai vonatkozások. Asztrofizika, absztrakt asztro-ph/0603449 . Letöltve: 2020. július 6. Az eredetiből archiválva : 2020. június 21. (határozatlan)

Irodalom

• Barker P. Kopernikusz, a gömbök és az egyenlítő . — Szintézis. - 1990. - T. 83, sz. 2. - P. 317-323.
• C. Bonneau, S. Brunier. Une sonde defie l'espace et le temps. Science&Vie, 1072. sz., Janvier 2007, p. 43
• Furley, David J. A végtelen világegyetem görög elmélete // Journal of the History of Ideas. - 1981. - T. 42, 4. szám (okt. - dec.). - P. 571-585. .
• Gatti H. Giordano Bruno és a reneszánsz tudomány. - Cornell University Press, 1999 .
• Gombrich, RF "Ősi indiai kozmológia". In Ancient Cosmologies, szerkesztette Carmen Blacker és Michael Loewe, 110-142. London: Allen és Unwin, 1975.
• Granada, Miguel A. Kepler és Bruno az Univerzum és a Naprendszerek végtelenségéről // Journal for the History of Astronomy. - 2008. - T. 39., 4. sz. - P. 469-495.
• Grant E. Középkori és tizenhetedik századi koncepciók egy végtelen üres térről a kozmoszon túl // Ízisz. - 1969. - T. 60., 201. sz. - P. 39-60. .
• Grant E. Bolygók, csillagok és gömbök: A középkori kozmosz, 1200-1687. - Cambridge, 1994 .
• Henderson, John B. A kínai kozmológia fejlődése és hanyatlása. Neokonfuciánus tanulmányok sorozat. New York: Columbia University Press, 1984.-->
• McColley G. A tizenhetedik századi doktrína a világok sokaságáról // Annals of Science. - 1936. - 1. sz. - P. 385–430. .
• Sircar DS kozmográfia és kozmológia a korai indiai irodalomban. Calcutta, 1976 (1 kiadás: Calcutta, 1967)
• Longair Malcolm S. A kozmikus évszázad: Az asztrofizika és a kozmológia története. – Cambridge University Press, 2006.

• Bakina V. I. Az efezusi Hérakleitosz kozmológiai doktrínája // A Moszkvai Egyetem közleménye. Ser. 7. Filozófia. 1998. No. 4. S. 42-55.
• Bakina V. I. A korai görög filozófusok kozmológiai tanításai: Proc. juttatás. M., Moszkvai Kiadó. egyetemi 1999. - 104 p.
• Weinberg S. Az első három perc: Modern perspektíva az Univerzum eredetéről. - Izhevsk: Kutatóközpont "Szabályos és kaotikus dinamika", 2000, 272 p. ISBN 5-93972-013-7
• Gavryushin N. K. Bizánci kozmológia a XI. században // Történelmi és csillagászati ​​kutatás . - M .: "Nauka", 1983. XVI. szám. 325-338.
• Gavryushin N.K. A 15. századi kozmológiai értekezés, mint az ősi orosz természettudomány emlékműve // ​​A tudomány és a technológia emlékművei . 1981. Moszkva: Nauka, 1981, 183-197.
• Lauren Graham XII. fejezet Kozmológia és kozmogónia a Természettudomány, filozófia és az emberi viselkedés tudományai a Szovjetunióban című könyvből
• Zhitomirsky SV Szamoszi Arisztarchosz heliocentrikus hipotézise és az ókori kozmológia. // Történeti és csillagászati ​​kutatás. M., 1986. szám. 18. S. 151-160.
• Idlis G. M. Forradalmak a csillagászatban, a fizikában és a kozmológiában. M., 1985. - 232 p.
• Koire A. A zárt világtól a végtelen univerzumig. – 2001.
• Kozmológiai munkák az ókori Rusz könyvszerűségében. II. rész: A repülőgép-szúnyog és más kozmológiai hagyományok szövegei // "A régi orosz gondolkodás emlékművei" sorozat. Probléma. IV (2) / Res. Szerk.: V. V. Milkov, S. M. Polyansky. SPb.: Kiadó. ház "Mir", 2008 (640 p. (50-7 a. l.).
• Lebedev A. V. Thalész és Xenophanész (Thalész kozmológiájának ókori rögzítése) // Antik filozófia a polgári filozófusok értelmezésében. M., 1981.
• Lupandin I. V. Arisztotelészi kozmológia és Aquinói Tamás // Természettudomány- és technikatörténeti kérdések . 1989. No. 2. S. 64-73.
• Makeev V. A. Az ókori filozófiai kozmográfia a keleti országok modern kultúrájában. — M.: RUDN Egyetem, 1993
• Mochalova I. N. Két kozmológiai hagyományról a korai akadémiában // Az A. S. Puskinról elnevezett Leningrádi Állami Egyetem közleménye (filozófia sorozat). 2007. - 3. szám (6). - S. 26-34.
• Nagirner D. I. A kozmológia elemei. - Szentpétervár: A Szentpétervári Állami Egyetem Kiadója, 2001.
• Pavlenko A.N. Modern kozmológia: a megalapozás problémája // Csillagászat és a világ tudományos képe. M. IFRAN, 1996;
• Pavlenko A. N. European Cosmology: Foundations of the Epistemological Turn, M. - INTRADA, 1997;
• Sazhin M. V. Modern kozmológia népszerű előadásban. URSS. 2002. 240 p.
• Semushkin A. V. A kozmosz spekulatív kultusza a korai görög filozófiában // Vallás a változó világban. - M .: RUDN Kiadó, 1994. - S. 27-39.
• Tursunov A. Filozófia és modern kozmológia. M., 1977.
• M. L. Filchenkov, S. V. Kopylov, V. S. Evdokimov Általános fizika tantárgy: további fejezetek.
• Frolov B. Szám az archaikus kozmológiában // Az ókori társadalmak csillagászata. M., 2002. S. 61-68.
• Chernin A. D. Sztárok és fizika. Pulzárok, galaxisok koronái, kvazárok, relikvia sugárzás. – URSS, 2018, 176. o.

Linkek

• Weboldal a modern kozmológiáról // modcos.com
• Klimushkin D. Yu. Kozmológia
• Ned Wright kozmológiai oktatóanyaga . Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 25.  (határozatlan) (Angol)
• Kozmológia és teológia . Az eredetiből archiválva: 2013. március 15. (határozatlan)
• A WMAP projekt szerzőinek publikációja
• Mit mért a WMAP // Astronet
• A. Levin. Az "Ulysses" küldetés befejeződött, de a vándorlás folytatódik. // "Elemek"

Szótárak és enciklopédiák	Nagy dán nagy kínai nagy kínai Nagy norvég Nagy orosz a világ körül Kis Brockhaus és Efron Britannica (online) Brockhaus Katolikus (1997-…) Universalis
Bibliográfiai katalógusokban BNF : 119317955 J9U : 987007567989505171 LCCN : sh85033169 LNB : 000055251 NDL : 00574083 NKC : ph114989