Космология и объекты ее изучения
Понятие «Вселенная» не имеет четкого определения. В разные исторические периоды у разных народов существовали различные синонимы этого слова:
- «космос»,
- «мир»,
- «небесная сфера» и др.
Когда говорят о процессах в глубинах Вселенной, часто используют термин «макрокосм», противоположностью которого является «микрокосмос».
На сложном пути познания космология часто пересекается с философией и даже теологией. Наука о строении Вселенной пытается:
- объяснить, когда и как родилась Вселенная,
- разгадать тайну происхождения материи,
- понять место Земли и человечества в Космосе.
У современной космологии есть две основные проблемы. Во-первых, объект изучения - Вселенная - уникален, что делает невозможным использование статистических схем и методов. Короче говоря, мы ничего не знаем о существовании других вселенных, их свойствах и устройстве, поэтому мы не можем их сравнивать. Во-вторых, длительность астрономических процессов не позволяет проводить прямые наблюдения.
Космология постулирует, что свойства и строение Вселенной одинаковы для всех наблюдателей, за исключением редких космических явлений. Это означает, что материя равномерно распределена по Вселенной и имеет одинаковые свойства во всех направлениях. Отсюда следует, что физические законы, действующие в одной части Вселенной, могут быть применены ко всей Метагалактике.
Теоретическая космология разрабатывает новые модели, которые впоследствии подтверждаются или опровергаются наблюдениями. например, подтверждена теория возникновения Вселенной в результате взрыва.
Теория «Большого взрыва»
После десятилетий горячих дебатов физики и астрономы сошлись во мнении, что Вселенная возникла в результате взрыва колоссальной мощности. Он не только породил всю материю во Вселенной, но и определил физические законы, по которым существует известное нам пространство. Согласно этой теории «Большого взрыва», вся материя когда-то непостижимым образом была собрана в маленькой точке с бесконечной температурой и плотностью (в состоянии сингулярности). 13,8 миллиарда лет назад точка взорвалась, образовав галактики, звезды и другие астрономические тела во Вселенной. Причины взрыва неизвестны.
Ученым приходится решать многие вопросы о природе сингулярности и ее происхождении. Полной физической теории сингулярности не существует. При этом существуют и другие теории происхождения Вселенной, но сторонников у них гораздо меньше.
Термин «Большой взрыв» вошел в обиход в конце 1940-х годов благодаря британскому астроному Хойлу. Сегодня эта модель полностью разработана — физики могут уверенно описывать процессы, происходившие за секунды сразу после взрыва.
Основным подтверждением теории Большого взрыва является существование космического микроволнового фонового излучения. Он был открыт в 1965 году. Это явление появилось в результате рекомбинации атомов водорода. Реликтовое излучение можно назвать ключевым источником информации о строении Вселенной миллиарды лет назад. Оно заполняет пространство изотропно и равномерно. В пользу объективности этой модели является тот факт, что Вселенная расширяется.
Есть неточности в теории «Большого взрыва». Если все началось с маленькой точки зрения, то было неравномерное распределение материи. Также эта модель не может объяснить, куда делась антиматерия, количество которой в «момент творения» не должно было перейти в обычную барионную материю. Однако количество античастиц во Вселенной сейчас невелико. Основным изъяном данной теории является ее неспособность объяснить феномен большого взрыва, который просто воспринимается как данность. При этом неизвестно, как выглядела Вселенная до сингулярности.
Теория Большого взрыва открыла точную модель эволюции Вселенной. И сегодня мы прекрасно знаем, какие процессы происходят во Вселенной. Единственным исключением является первый Уровень Творения, который всегда вызывает дискуссию и споры. Чтобы прийти к общему мнению, недостаточно теоретической работы, нужно получить результаты исследований и результаты экспериментов.
Современные взгляды на происхождение Вселенной
ХХ век был веком настоящих прорывов в астрономии и космологии. В начале столетия Эйнштейн представил миру свою теорию относительности, которая поистине произвела революцию в наших представлениях о Вселенной и дала нам новый взгляд на свойства Вселенной. Эдвин Хаббл в 1929 году обнаружил важную деталь – Вселенная расширяется. В 1931 году Жорж Леметр представил идею создания Вселенной из очень маленькой точки. По сути, это было началом теории Большого взрыва. В 1965 г. был открыт космический микроволновый фон, подтвердивший эту гипотезу.
В 1957 г. на орбиту был выведен первый искусственный спутник, после чего стартовала космическая эра. Отныне астрономы могут не только наблюдать за различными небесными телами в телескопы, но и изучать их вблизи с помощью межпланетных станций и спускающихся зондов.
Стационарная модель Вселенной существует уже много лет. Некоторые ученые, например, Стивен Хокинг, думали, что она образовалась в результате квантовых флуктуаций в вакууме. Ли Смолин предположил, что наша Вселенная, как и другие вселенные, образовалась в черных дырах.
Также существует теория о цикличности Вселенной, согласно которой возникновение сингулярности есть ни что иное, как ее переход из одного состояния в другое. Такой подход является следствием второго начала термодинамики.
1990-е годы можно окрестить «периодом темной материи». Это открытие объяснило ускорение расширения Вселенной. В это время были введены в строй новые телескопы, позволяющие расширить границы известной Вселенной. В 2016 году были обнаружены гравитационные волны, которые, вероятно, положили начало новой области астрономии.
Таким образом, за последние несколько столетий мы значительно расширили границы наших знаний о Вселенной.
