Общие концепции космологии

Содержание

Введение. Понятие космологии……………………………………………..3;

Космология Нового времени………………………………………………...4;

Общие концепции космологии……………………………………………….5;

Основные космологические концепции современности……………………8;

Выводы………………………………………………………………………..13;

Список литературы…………………………………………………………..14.

Понятие космологии

Космоло́гия (космос + логос) — раздел астрономии, изучающий свойства и эволюцию Вселенной в целом. Основу этой дисциплины составляют математика, физика и астрономия. Ранние формы космологии представляли собой религиозные мифы о сотворении (космогония) и уничтожении (эсхатология) существующего мира. [1]

Космология бывает:

v Метофизическая (антропоцентрическая) - ненаучное идеалистическое воззрение, согласно которому человек есть средоточие Вселенной и цель всех совершающихся в мире событий.

v Религиозная — термин, обозначающий как бесконечное продолжение Вселенной над Землей; присутствует во всех религиях и священных текстах, в частности в Библии. В значении «Небеса небес» — предположительное, для верующих, местопребывание после смерти.)

v Физическая — раздел астрономии, который исследует физическое происхождение Вселенной и её природу в наибольших масштабах. [2]

Космология Нового времени

Возникновение современной космологии связано с развитием в XX веке общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна и физики элементарных частиц. Первое исследование на эту тему, опирающееся на ОТО, Эйнштейн опубликовал в 1917 году под названием «Космологические соображения к общей теории относительности». В ней он ввёл 3 предположения: Вселенная однородна, изотропна и стационарна. Чтобы обеспечить последнее требование, Эйнштейн ввёл в уравнения гравитационного поля дополнительный «космологический член». Полученное им решение означало, что Вселенная имеет конечный объём (замкнута) и положительную кривизну. В 1922 году А. А. Фридман предложил нестационарное решение уравнения Эйнштейна, в котором изотропная Вселенная расширялась из начальной сингулярности. Подтверждением теории нестационарной вселенной стало открытие в 1929 году Э. Хабблом космологического красного смещения галактик. Таким образом, возникла общепринятая сейчас теория Большого взрыва. [1]

Общие концепции космологии

Принято считать, что основные положения современной космологии – науки о строении и эволюции Вселенной – начали формироваться после создания в 1917 г. того же А. Эйнштейном первой релятивистской модели, основанной на теории гравитации и претендовавшей на описание всей Вселенной. Данная модель характеризовала статическую Вселенную и, как показали астрофизические наблюдения, оказалась неверной.

Решительный шаг к наиболее полному пониманию космологических проблем сделал в 1922 г. профессор Петроградского университета А.А. Фридман (1888 – 1925). В результате решения космологических уравнений он пришел к выводу: Вселенная не может находиться в стационарном состоянии – она должна расширяться либо сужаться.

Следующий важный шаг был сделан в 1924 г., когда в обсерватории Маунт Вилсон в Калифорнии американский астроном Э. Хаббл (1889–1953) измерил расстояние до ближайших галактик (в то время называемых туманностями) и тем самым открыл мир галактик. В 1929 г. в той же обсерватории Э. Хаббл по красному смещению спектральных линий в спектре излучения галактик экспериментально подтвердил теоретический вывод А.А. Фридмана о расширении Вселенной и установил эмпирический закон (закон Хаббла), согласно которому скорость удаления галактики υ прямо пропорциональна расстоянию r до нее, т. е.

Произведение времени жизни Вселенной на скорость света определяет радиус космологического горизонта. Космологический горизонт – граница возможностей познавать Вселенную посредством астрономических наблюдений. Информация об объектах, находящихся за космологическим горизонтом, до нас еще не дошла, а это означает, что в принципе мы не можем заглянуть за космологический горизонт. Несложный расчет показывает, что радиус космологического горизонта равен приблизительно 1026 м. Очевидно, что данный радиус ежесекундно увеличивается примерно на 300 тыс. км. Но такое увеличение ничтожно мало по сравнению с величиной радиуса горизонта. Для заметного расширения космологического горизонта нужны миллиарды лет.

В концепции большого взрыва предполагается, что расширение Вселенной происходило с одинаковой скоростью, начиная с момента взрыва ядерной капли. В настоящее время активно обсуждается и другая гипотеза, в соответствии с которой Вселенная не всегда расширялась, а пульсирует между конечными пределами плотности. Данная гипотеза называется пульсирующей Вселенной. Из нее следует, что в некотором прошлом скорость удаления галактик была меньше, чем сейчас, и были периоды, когда Вселенная сжималась, т.е. галактики приближались друг к другу и с тем большей скоростью, чем большее расстояние их разделяло.

Начиная с конца 40-х годов ХХ века все больше внимания в космологии привлекает физика процессов на разных этапах космологического расширения. В предложенной в то время Г.А. Гамовым (1904–1968) модели горячей Вселенной рассматривались ядерные реакции, протекавшие в очень плотном веществе в начальный момент расширения Вселенной. При этом предполагалось, что температура вещества была очень высокой и начала падать с расширением Вселенной. Из данной модели следовало, что вещество, из которого формировались первые звезды и галактики, должно состоять в основном из водорода (75%) и гелия (25%). Из нее вытекал и другой важный вывод – в сегодняшней Вселенной должно наблюдаться слабое электромагнитное излучение, сохранившее память о начальном этапе развития Вселенной, характеризовавшейся большой плотностью вещества и высокой температурой. Такое излучение называется реликтовым. [3]

Можно выделить ещё две ветви развития космологии:

Мировоззренческая концепция.

Научная концепция, которая постоянно подпитывалась знаниями из различных областей науки.

На каком основании мы можем делать те или иные умозаключения, которые происходят в масштабах всей вселенной? Ответ на этот вопрос содержится в методологической установке, согласно которой на разных уровнях существования природы действуют одни и те же законы. Здесь уместно вспомнить схему организации структурных уровней существования материи. При переходе от одних масштабов организации материи к другим, если переходы достаточно велики (микро и мега уровень), могут происходить и происходят глубокие качественные изменения. Суть этих рассуждений достаточно проста. Она состоит в том, чтобы попытаться ответить на вопрос, есть ли связь между микро и макро уровнем, каковы законы перехода, что происходит при эволюции вселенной на микро и макро уровнях. Как шел процесс трансформации и был ли он вообще? Эти вопросы возникли сравнительно недавно.

Концепция Кеплера, который выявил закономерности движения планет.

А Ньютон обнаружил, что все космические тела независимо от свойств и размеров тяготеют друг к другу. После того, как Ньютон доказал концепцию всемирного тяготения, ее называют классической и она сводится к следующим положениям: Вселенная считается бесконечной в пространстве и времени. Основным законам, который управляет движением и развитием небесных тел является закон всемирного тяготения. [4]