Космологія - це ... Розділ астрономії, що вивчає властивості і еволюцію Всесвіту

Астрономія - парадоксальна наука, яку людство створило немов на зло самому собі. Вона дає можливість нам за допомогою спостережень і обчислень буквально кожен день робити все нові й нові відкриття, і саме вони змушують нас розуміти, що ми не знаємо зовсім нічого про Всесвіт, про зірки і навіть про найближчих до нас планетах Сонячної системи. Сьогодні існують різні розділи астрономії, серед яких основними є наступні: галактична і позагалактична астрономії, фізика зірок, астрофізика, екзобіологія, астрохімія і космологія. Детальним розглядом саме останньої науки ми зараз і займемося.

Значення терміна

У науковому контексті космологія - це наука про масштабне вивченні Всесвіту. Її основу складають базові теорії і формули астрономії, фізики і математики. Головним чином у рамках науки вивчається склад Всесвіту, її структура, вік і еволюція з моменту зародження. У більш широкому розумінні космологія - це співвідношення астрономічних спостережень, отриманих за різні епохи, і теорія відносності, яку подарував світові Альберт Ейнштейн. Саме завдяки цій фізичній знахідку на початку 20-го століття космологія стала окремою наукою, точної, заснованої на формулах і цифрах. До цього моменту вона вважалася якоїсь ефемерної частиною філософії, і тому не сприймалася світом всерйоз.

Дві школи - одна теорія

Нині космологія як наука розділилася на дві гілки, як і вчені, які є її представниками. Емпірики при проведенні своїх робіт ґрунтуються виключно на спостереженнях за небесними світилами і матерією. Вони не створюють різних моделей інших реальностей в земних умовах, бо впевнені в тому, що яким би не був результат, він далекий від реальності. Теоретики, навпаки, користуються розрахунками, результатами різних досліджень. В основі їх роботи може лежати побудова моделі певної ділянки космосу, чорної діри чи іншого об`єкта. Варто враховувати, що космологія - це наука, яка вивчає Всесвіт і в практичному плані, і в теоретичному. В обох школах була прийнята загальна концепція - Теорія Великого вибуху. Відповідно до неї, весь простір і час зародилося колись з дуже гарячою і щільної матерії. На противагу їй існує друга, менш знаменита, але не позбавлена сенсу теорія. Вона говорить про те, що Всесвіт - одиниця стала, яка не має початку і кінця, моменту зародження або моменту падіння.

Дані, на яких заснована наука

Існує шість основних принципів побудови Всесвіту, які використовуються в космології:

• Простір изотропно. Це означає, що всі об`єкти в космосі - як планети і астероїди, так і галактики і чорні діри - рухаються хаотично, поза певного порядку, і космологія вивчає саме даний рух. У деяких місцях вони можуть накопичуватися і утворювати області спотвореного простору, високого тиску і температури. В інших, навпаки, розсіюватися, розріджуючи простір до мінімуму.
• Постійне розширення кордонів. Головним чином космологія вивчає еволюцію Всесвіту, і цей процес, можна сказати, відбувається прямо на наших очах. Всі космічні об`єкти, а особливо галактики віддаляються один від одного. При цьому чим більше їх параметри, тим швидше збільшуються відстані.
• Простір, що оточує нашу планету, також изотропно. Це говорить про те, що Земля, як і її орбіта, - рядова частина Всесвіту, яка за структурою мало чим відрізнятиметься від, скажімо, зон, наближених до планети Кеплер-36Б.
• У відповідності з теорією Великого вибуху, вік Землі, всіх астероїдів, зірок, галактик і самого Всесвіту приблизно однаковий. Виникнення матерії дослідники опускають в століття приблизно на 20 мільярдів років, в той час як найстаріші зірки з`явилися близько 15 млрд років тому. Куди більші цифри наводять нам археологи, які відкопують скелети гігантських рептилій. У відповідності з цими даними, виходить, що Земля з`явилася раніше, ніж вся матерія в космосі. Насправді вчені довго недооцінювали параметри відстані між галактиками. Більш сучасні підрахунки дозволяють вважати, що Всесвіт нескінченний і в плані простору, і в плані часу.
• Таємниці Всесвіту, яка неосяжна, криються в самих малих її частинках - атомах. Як ми вже говорили вище, будь-яка ділянка простору буде ідентичний попередньому за своїм складом, який дослідники змогли вирахувати. На 10 атомів водню припадає 1 атом гелію.
• Факт, який, навпаки, підтверджує правильність теорії постійного розширення Всесвіту, полягає в тому, що на великій відстані від СС куди більше квазарів, які живуть більш активним життям.

Космологічні моделі світу

Коротка історія Всесвіту відображена в знаменитій теорії Великого вибуху. Вона народилася завдяки загальній теорії відносності Ейнштейна, яка лягла в основу розробок астрономів, які сформували модель розширюється матерії. Дана версія підтвердилася після того, як учений Хаббл зіставив відстані між галактиками і швидкість, з якою вони віддаляються один від одного. Третє підтвердження послідувало від Г. Гамов, який відкрив реліктове випромінювання. Це фонове явище зустрічається у всіх куточках Всесвіту і є немов «луною» епохи вибуху.

Неймовірні температури Вибуху

Коду намагаються пояснити дітям, як з`явився космос, кажуть, що раніше він був не більше горошини, але при цьому температура і тиск в ньому мало немислимі показники. У реальності коротка історія Всесвіту мало чим відрізняється від цієї іграшкової моделі. Вік нашого навколишнього світу прирівнюють до 20 млрд. Років. У той час коли Всесвіт був лише крапкою, тиск у ній було 10<sup>90</sup> кг / см<sup>3</sup>. В таких умовах зародилася гравітація. До слова, вчені вважають, що даний термін не є чимось окремим або особливим. Гравітація - це спотворення простору, який виникає за рахунок щільності матерії. Це пояснює той факт, що до твердих космічних тіл прилягає атмосфера (хоч і мінімальна), а газові об`єкти і зірки не мають такого поля. Так, протягом століть космос розширювався, формуючи окремі гравітаційні поля.

Проблеми космології

На основі концепції Великого Вибуху були побудовані і альтернативні моделі реальності, які, в принципі, нічим не гірше основною. Суть даного конфлікту полягає в тому, що сингулярність простору в момент зародження, изотропность в сьогоденні - це теорія, яка може бути складена на основі дослідження СС. За межами орбіт відомих нам планет зовсім інші умови, які можуть бути не ізотропними. Вчені вивели на основі цього три проблеми космології, які поки що вирішити неможливо, але вони дають їжу до подальших роздумів та досліджень. Нижче зупинимося на них більш докладно.

Стан сингулярності

Саме такий стан, який, як припускають багато, було притаманне матерії на початку почав, може бути лише науковою фантастикою. Неймовірна щільність, спотворене простір і час, немислимі температури - все це вирахували в земних умовах на папері, але навіть в мініатюрі такі досліди не вдалися. Тому головна проблема космології - це відмова від сингулярності світу в момент зародження. Швидше за все, точкою відліку було інший стан матерії.

Відсутність ізотропності

Теоретики впевнені в тому, що весь простір в космосі однорідне, але практика показує, що це не так. Вивчення глибин Всесвіту доводять, що в одному місці спостерігається неймовірне скупчення галактик, в іншому простір пустує. Звичайно ж, щільність матерії в тому і іншому ділянці космосу не може бути однаковою. Тому можна заявити, що Всесвіт анізотропна, і її хімічний склад не скрізь однаковий.

Закритий чи відкритий космос?

Нині для дослідників таємниці Всесвіту криються в її малих частинах, які і повинні вирішити подальший результат подій. Вираховується середня щільність матерії, і якщо в результаті вона буде перевершувати критичну позначку, то космос стиснеться, і замість вибуху нас очікує бавовна. Якщо ж щільність нижче прикордонної позначки, то Всесвіт буде нескінченно розширюватися, і виміряти її простір, обсяг і час буде просто нереально.

Ще одна модель зародження і розвитку Всесвіту

Наукова космологія - область знань, в рамках якої буквально кожен день відбуваються нові відкриття, породжуються теорії, кожна з яких правдоподібна і реалістична. Крім відомої концепції Вибуху існує так звана теорія асиметрії або взаємодії матерії і антиматерії. Вважається, що реліктове випромінювання в космосі народжувалося завжди і продовжує з`являтися завдяки взаємодії речовини і антиречовини. Ці ж дві субстанції знаходяться далеко не на рівних положеннях в космосі. З матерії складається все, про що ми знаємо. Антиматерія для людей існує тільки в розрахунках. Прийнято вважати, що в перші десять секунд існування світу стався збій симетрії, в ході якого античастинки залишилися в меншості, порівняно з частинками, і причини того невідомі.

Післямова

Космологія - це область знань, яка вивчає Всесвіт як єдине ціле. Це теоретична наука, яка може логічно пояснити різні явища в космосі, обгрунтувати ті чи інші пересування галактик і зірок.